JP2020017249A - 工作機械の制御装置および工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】送り量に応じた振動を伴う切削加工を容易に行える工作機械の制御装置および工作機械を提供する。【解決手段】工具と材料の相対的な回転および送り動作を制御する制御部１８１とを備え、制御部が、工具による材料の加工方向への往路送り移動と反加工方向への戻し移動とを合成することによって、材料に対して工具を振動させながら切削加工を行うように制御を行う工作機械の制御装置１８０である。工具あるいは材料の、１回転に対して予め定められる振動回数および送り量に基づいて、１振動完了時における工具の戻り位置を算出する戻り位置算出部１９１と、加工方向から反加工方向への変化点を定める変化点設定値に基づいて往路送り移動を設定し、工具を定めた変化点に到達させる往路送り設定部１９２と、１振動完了時の工具が算出した戻り位置に到達するように、戻し移動の指令として出力されるパルス状の信号を設定する戻し移動設定部１９３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械の制御装置および工作機械に関する。

例えば特許文献１には、相対的に回転する工具と材料とを送り動作させる送り手段を備え、前記工具による前記材料の加工方向への往路送り移動と前記加工方向とは異なる反加工方向への戻し移動とを合成することによって、前記工具を前記材料に対して往復移動させ、切削加工に際して切屑を分断することができる振動切削加工の技術が開示されている。

特開昭４８−５２０８３号公報

特許文献１に記載の振動切削加工は、前記工具の往復移動により、前記工具が反加工方向に戻る際、予め定められる工具の送り量に応じた所定の位置に前記工具が戻ることを考慮して前記振動を伴う切削加工を行うことは容易ではないという問題点があった。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、送り量に応じた振動を伴う切削加工を容易に行え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。

本発明は、第１に、相対的に回転する工具と材料とを送り動作させる送り手段と、前記回転と前記送り手段の動作とを制御する制御手段とを備え、該制御手段が、前記工具による前記材料の加工方向への往路送り移動と前記加工方向とは異なる反加工方向への戻し移動とを合成することによって、前記材料に対して前記工具を振動させながら切削加工を行うように制御を行う工作機械の制御装置において、前記工具あるいは材料の、１回転に対して予め定められる振動回数および送り量に基づいて、１振動完了時における前記工具の戻り位置を算出する戻り位置算出手段と、前記加工方向から前記反加工方向への変化点を定める変化点設定値に基づいて前記往路送り移動を設定し、前記工具を前記定めた変化点に到達させる往路送り設定手段と、１振動完了時の前記工具が前記算出した戻り位置に到達するように、前記戻し移動の指令として出力されるパルス状の信号を設定する戻し移動設定手段とを備えることを特徴とする。

第２に、前記戻し移動設定手段は、所定のインターバルを介して出力されるパルス状の信号を設定することを特徴とする。

第３に、前記戻し移動設定手段は、前記加工方向に工具を移動させる指令と、前記戻し移動の指令とからなるパルス状の信号を設定し、前記往路送り設定手段は、前記戻し移動設定手段に基づく前記加工方向への移動と、前記往路送り移動との合成移動によって、前記工具を前記変化点に到達させることを特徴とする。

第４に、前記振動回数が１以上であることを特徴とする。

第５に、前記振動回数が１未満であることを特徴とする。

第６に、上記いずれかの工作機械の制御装置を備えた工作機械であることを特徴とする。

本発明は以下の効果を得ることができる。
（１）切削工具を、往路送り移動と戻し移動との合成移動によって前記振動を伴いながら送ることができる。特に戻り位置算出手段、往路送り設定手段、戻し移動設定手段により、切削工具の前記振動を、予め定められる送り量に応じて自動的に設定することができ、送り量に応じた前記振動を伴う切削加工を容易に行うことができる。

（２）戻し移動の指令をパルス状の信号で出力できる。

（３）パルス状の信号を、加工方向への移動と戻し移動の双方の移動に対する指令とすることができる。

（４）材料あるいは工具の１回転で、工具あるいは材料を１回以上振動させる振動切削を行うことができる。

（５）工具あるいは材料の１振動で、材料あるいは工具を１回転以上回転させる振動切削を行うことができる。

（６）送り量に応じた振動を伴う切削加工を容易に行える工作機械を提供することができる。

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。 制御装置の構成図である。 切削工具の往復移動および位置を説明する図である。 主軸のｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の刃先経路を示す図である。 実施例１の振動波形を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例１の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例２の振動波形の生成を説明する図である。 実施例３の振動波形を説明する図である。 実施例３の振動波形を説明する図である。 実施例３の振動波形を説明する図である。

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、工作機械１００は、主軸１１０と、ワークＷを加工するバイト等の切削工具１３０と、制御装置１８０とを備えている。
主軸１１０の先端にはチャック１２０が設けられており、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、例えば主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に設けられた主軸モータ（例えばビルトインモータ）の動力によって回転する。主軸台１１０ＡはＺ軸方向送り機構１６０に設置されている。

Ｚ軸方向送り機構１６０は、ベッドと一体のベース１６１と、Ｚ軸方向送りテーブル１６３をスライド自在に支持するＺ軸方向ガイドレール１６２とを備えている。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、ワークＷの回転軸線方向に一致する図示のＺ軸方向に沿って移動すると、主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動する。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。

切削工具１３０は工具台１３０Ａに装着され、工具台１３０Ａは、Ｘ軸方向送り機構１５０に設置される。
Ｘ軸方向送り機構１５０は、ベッドと一体のベース１５１と、Ｘ軸方向送りテーブル１５３をスライド自在に支持するＸ軸方向ガイドレール１５２とを備えている。Ｘ軸方向送りテーブル１５３が、リニアサーボモータ１５５の駆動によって図示のＺ軸方向に対して直交するＸ軸方向に沿って移動すると、工具台１３０ＡがＸ軸方向に移動する。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Ｘ軸方向送りテーブル１５３に設けられ、固定子１５５ｂはベース１５１に設けられている。
Ｙ軸方向送り機構を工作機械１００に設けてもよい。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。Ｙ軸方向送り機構は、Ｚ軸方向送り機構１６０またはＸ軸方向送り機構１５０と同様の構造とすることができる。従来公知のようにＸ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構の組み合わせにより、切削工具１３０をＸ軸方向に加えてＹ軸方向にも移動させることができる。

Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構は、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た構造としてもよい。

主軸１１０の回転、および、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。
図２に示すように、制御装置１８０は、制御部１８１、数値設定部１８２、記憶部１８３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１８３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。

制御部１８１は、主軸１１０の回転やＺ軸方向送り機構１６０の送りを制御可能であり、各モータの作動を制御するモータ制御部１９０を有する。
図１の例では、制御装置１８０は、主軸モータを駆動してワークＷを切削工具１３０に対して回転させ、Ｚ軸方向送り機構１６０を駆動してワークＷを切削工具１３０に対してＺ軸方向に移動させ、Ｘ軸方向送り機構１５０を駆動して切削工具１３０をワークＷに対してＸ軸方向に移動させる。切削工具１３０とワークＷとの相対的な移動によって切削工具１３０をワークＷに対して移動させ、切削工具１３０をワークＷに対して所定の加工送り方向に送り、ワークＷを切削工具１３０で加工することができる。

制御装置１８０は、図３に示すように、切削工具１３０をワークＷに対し、加工送り方向に沿って、加工送りの進行方向となる加工方向に向けて所定の前進量で移動（往動）させた後、前記加工方向の反対方向となる反加工方向に向けて所定の後退量で移動（復動）させるようにＺ軸方向送り機構１６０又はＸ軸方向送り機構１５０を移動駆動する。制御部１８１は、Ｚ軸方向送り機構１６０又はＸ軸方向送り機構１５０の移動駆動による主軸台１１０Ａ又は工具台１３０Ａの移動によって、切削工具１３０を往復移動させて振動させ、前進量と後退量との差（進行量）だけワークＷに対して送ることができる。切削工具１３０によってワークＷの外周を切削すると、主軸１１０の位相に応じて、ワークＷの周面は波状に加工される。

ワークＷの１回転分となる、主軸位相０°から３６０°まで変化する間の上記進行量の合計が工具の送り量Ｆになる。図４は、ワークＷの１回転における切削工具１３０の往復移動の回数を振動回数Ｄとし、振動回数Ｄが１．５（回／ｒ）の例を示す。波状の波形の谷を通過する仮想線（１点鎖線）が前記送り量を示す送りの直線となり、該送りの直線における主軸位相３６０°の位置がワークＷ１回転あたりの送り量Ｆに相当する。

振動回数Ｄが整数とは異なるため、主軸１１０（ワークＷ）のｎ回転目における切削工具１３０の刃先経路（図４に実線で示す）とｎ＋１回転目の刃先経路（図４に破線で示す）とが、主軸位相方向（図４のグラフの横軸方向）でずれ、切削加工時、切削工具１３０の刃先経路に重複が発生する。
ｎ＋１回転目の刃先経路がｎ回転目の刃先経路に含まれる刃先経路重複の期間は、既にｎ回転目の加工によって切削済みであるため、切削工具１３０とワークＷが加工送り方向で接触せず、切削工具１３０がワークＷを実質上切削しない空振り期間になり、ワークＷに生じた切屑が分断されて切粉になる。切削工具１３０のワークＷに対する往復移動による振動を伴いながら切削工具１３０によってワークＷを加工する振動切削加工により、切屑を分断しながらワークＷを円滑に加工することができる。

図４の例では、ｎ回目の刃先経路とｎ＋１の刃先経路が１８０°反転している。空振り期間を得るためには、ｎ回目の刃先経路とｎ＋１の刃先経路が一致（同位相）しなければよく、ｎ回目の刃先経路とｎ＋１の刃先経路が主軸位相方向でずれていればよい。
ただし、振幅の大きさを一定に維持して送り量Ｆを増やした場合、ｎ＋１回転目の刃先経路がｎ回転目の刃先経路に含まれる期間は減少し、ｎ＋１回転目の刃先経路がｎ回転目の刃先経路に到達しない場合には、空振り期間が生じなくなる。

ｎ＋１回転目の刃先経路がｎ回転目の刃先経路に含まれる期間は、送り量Ｆと振動波形の振幅に応じて変化するため、制御部１８１では、空振り期間が生ずるように、送り量Ｆに比例して振動波形の振幅を設定するように構成されている。切削加工に際しては、加工プログラムでの指定等により、主軸回転数や、送り量Ｆが予め指定される。制御部１８１は、送り量Ｆに対する振幅の比率を振幅送り比率Ｑとして、送り量Ｆに振幅送り比率Ｑを乗じて振幅をＱ＊Ｆと設定するように構成されている。振幅送り比率Ｑは、例えば加工プログラムで、Ｑに続く値（引数Ｑ）として指定することができる。なお同様に振動回数Ｄも、加工プログラムで、Ｄに続く値（引数Ｄ）で指定することができる。

制御部１８１は、切削工具１３０を振動させながらワークＷに対して移動させるために、戻り位置算出部１９１、往路送り設定部１９２、戻し移動設定部１９３を有する。なお、制御部１８１が本発明の制御手段に相当し、戻り位置算出部１９１、往路送り設定部１９２、戻し移動設定部１９３が、本発明の戻り位置算出手段、往路送り設定手段、戻し移動設定手段にそれぞれ相当する。

送り量Ｆが指定されると、図５に示されるように、送りの直線が定まる。以下この送りの直線を実質送りラインＧと称し、実質送りラインＧは、振動回数Ｄが１．５（回／ｒ）の場合に、主軸１１０の位相を横軸方向とし、切削工具１３０の加工送り方向の位置を縦軸としたグラフの図５に１点鎖線で示される。切削工具１３０は、１振動完了時に実質送りラインＧ上に到達し、復動から往動に切り替わり、ワークＷの１回転で１．５回、つまり、ワークＷの２回転で３回振動するように、ワークＷに対して送られる。
戻り位置算出部１９１は、振動回数Ｄおよび送り量Ｆに基づいて、１振動完了時における切削工具１３０が位置する実質送りラインＧ上の位置を戻り位置として算出する。

図５に、３回の振動における戻り位置を、復動から往動に切り替わる方向変化点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３として示す。図５の振動波形をワーク基準で表すと、１振動完了時における切削工具１３０の戻り位置は、図６Ａに１点鎖線で示した実質送りラインＧ上にある。そして、この切削工具１３０の戻り位置の主軸位相は、ワークＷの１回転分の角度（３６０°）に振動回数Ｄの逆数（２／３）を乗じた位相となる。図６Ｂに示すように、本実施形態において変化点Ｂ１は主軸位相２４０°の位置にある。以降、各変化点は、ワークＷの１回転分の角度に振動回数Ｄの逆数を乗じた値を１間隔とした実質送りラインＧ上の位置となり、本実施形態の場合、実質送りラインＧ上の変化点Ｂ２は主軸位相４８０°の位置にあり、変化点Ｂ３は主軸位相７２０°の位置にある。戻り位置算出部１９１は以上のように、送り量Ｆと振動回数Ｄとに基づいて各戻り位置の算出を行うことができる。

一方、送り量Ｆに振幅送り比率Ｑを乗じて振幅が設定されるため、往動から復動に切り替わる方向変化点Ａ１は、実質送りラインＧを振幅Ｑ＊Ｆだけオフセットさせた直線（振幅ラインＱＦ）上にある。そして、本実施形態の場合、変化点Ａ１の主軸位相は、変化点Ｂ１の主軸位相２４０°に振動回数Ｄの逆数（２／３）の分子の逆数（１／２）を乗じた位相（１２０°）となる。図６Ｂに示すように、振幅ラインＱＦと主軸位相１２０°を通る垂直線との交点から、変化点Ａ１が設定される。以降、各変化点Ａは、隣り合う変化点Ｂ間の角度に１／２を乗じた値を１間隔とした振幅ラインＱＦ上の位置となり、例えば、本実施形態の場合、変化点Ａ２は、変化点Ｂ１になる主軸位相２４０°から変化点Ｂ２になる主軸位相４８０°までの１／２の値（主軸位相３６０°）の位置にあり、変化点Ａ３は、変化点Ｂ２になる主軸位相４８０°から変化点Ｂ３になる主軸位相７２０°までの１／２の値（主軸位相５４０°）の位置にある。上記のように変化点Ａ１は、送り量Ｆ、振幅送り比率Ｑ、振動回数Ｄをパラメータ（変化点設定値）として定められる。往路送り設定部１９２は、主軸位相０°と変化点Ａ１とを通る直線を往路送り移動に設定し、制御部１８１は刃先を往路送り移動に沿って移動させる往路送り指令を出力する。

戻し移動設定部１９３は、切削工具１３０を前記反加工方向に移動させる移動指令を所定の間隔でパルス信号Ｐとして出力するように構成されている。図６Ｃに示すように、方向変化点Ｂ１が主軸位相２４０°の位置にあるため、パルス信号Ｐは、刃先が変化点Ａ１から変化点Ｂ１に戻るように、送り方向（図６Ｃのグラフの縦軸方向）に対して逆向きとなる下向きに凸形状の波形（図中に２点鎖線で示す）を前記反加工方向に移動させる移動指令として出力する信号として設定される。

パルス信号Ｐにより、周期的に刃先が前記反加工方向に移動する戻し移動が行われる。パルス信号Ｐの凸形状の大きさは、送り方向で見たＡ１，Ｂ１間の距離に応じて定めることができ、戻し移動設定部１９３は、往路送り移動と戻し移動との合成移動によって、刃先が図６Ｄに示すように、変化点Ａ１と変化点Ｂ１とを結ぶ復動Ｆ”を行うように設定するパルス信号Ｐを備えて構成されている。

戻し移動設定部１９３による周期的なパルス状の指令となる前記反加工方向に移動させる移動指令のパルス信号は、各変化点Ａから復動Ｆ”が開始されるような周期を有し、まず、主軸位相１２０°のタイミングで、刃先は、反加工方向への移動の指令（パルス信号の下向きに凸形状の部分）によって、変化点Ａ１から変化点Ｂ１（主軸位相２４０°の位置）への復動Ｆ”を行う。
一方、刃先は、戻し移動設定部１９３による反加工方向への移動の指令がない場合は、単に往路送り移動に沿って変化点Ｂから変化点Ａに移動するため、図７Ａに示すように、変化点Ｂ１から変化点Ａ２（主軸位相３６０°の位置）への往動Ｆ’を行う。
次いで、主軸位相３６０°のタイミングで反加工方向への移動が指令され、変化点Ａ２と変化点Ｂ２（主軸位相４８０°の位置）とを通る復動Ｆ”が行われる。変化点Ａ１と変化点Ｂ２が一致することによって、空振り動作になって切屑が切断される。

以上が繰り返され、図７Ｂに示すように、変化点Ｂ２と変化点Ａ３（主軸位相５４０°の位置）とを通る往動Ｆ’と、変化点Ａ３と変化点Ｂ３（主軸位相７２０°の位置）とを通る復動Ｆ”が行われ、変化点Ａ２と変化点Ｂ３が一致すると、切屑が切断される。
以上により、切削工具１３０を、往路送り移動と戻し移動との合成移動によって前記振動を伴いながら送ることができる。特に戻り位置算出部１９１、往路送り設定部１９２、戻し移動設定部１９３により、切削工具１３０の前記振動を、予め定められる送り量Ｆに応じて自動的に設定することができ、送り量Ｆに応じた前記振動を伴う切削加工を容易に行うことができる。

振動回数Ｄは１未満に設定可能である。図８は、振動回数Ｄが０．５（回／ｒ）の例を示す。この切削加工に際しても、加工プログラムでの指定等により、主軸回転数や、送り量Ｆが予め指定される。
送り量Ｆが指定されると、図８に示されるように、実質送りラインＧが定まる（図８に１点鎖線で示す）。切削工具１３０は、１振動完了時に実質送りラインＧ上に到達し、復動から往動に切り替わる。

主軸１１０の位相を横軸方向とし、切削工具１３０の加工送り方向の位置を縦軸としたグラフの図８に示した例では、主軸１１０の複数回転（この例では２回転）に対して切削工具１３０が１回振動している。切削工具１３０の移動軌跡は、往動と復動とを等速とし、主軸１１０の１回転目では往動して前進し、主軸１１０の複数回転のうちの最後の１回転（この例では主軸１１０の２回転目）のうちの１８０°の位置で往動から復動に切り替わり、実質送りラインＧに向けて後退する。切削工具１３０が前進・後退する間の主軸回転量を、工具１振動あたりの主軸回転量Ｅとする。また、切削工具１３０が後退する間の主軸回転量、換言すると、切削工具１３０が往動から復動に切り替わった時点から実質送りラインＧに到達するまでに要する主軸回転量を、切削工具１３０の後退時（復動時）の主軸回転量Ｒとする。

振動の条件として、例えば加工プログラムで、Ｒに続く値（引数Ｒ）で後退時の主軸回転量を指定し、Ｅに続く値（引数Ｅ）で工具１振動あたりの主軸回転量を予め指定することができる。
工具１振動あたりの主軸回転量Ｅは、振動回数Ｄの逆数であり、図８の例では２．０（ｒ／回）である。戻り位置算出部１９１は、１振動完了時の主軸回転量Ｅおよび送り量Ｆに基づいて、実質送りラインＧ上の主軸回転量Ｅに応じた主軸位相の位置を戻り位置として算出する。

図８に、２回の振動における戻り位置を、復動から往動に切り替わる方向変化点Ｂ１，Ｂ２として示す。図８の振動波形をワーク基準で表すと、１振動完了時における切削工具１３０の戻り位置は、図９Ａに１点鎖線で示した実質送りラインＧ上の主軸１回転分の角度（３６０°）に主軸回転量Ｅを乗じた主軸位相の位置にある。図９Ｂに示すように、本実施形態において変化点Ｂ１は主軸位相７２０°の位置にある。以降、各変化点は、ワークＷの２回転分の角度を１間隔とした実質送りラインＧ上の位置となり、本実施形態の場合、実質送りラインＧ上の変化点Ｂ２は主軸位相１４４０°の位置にある。戻り位置算出部１９１は以上のように、１振動完了時の主軸回転量Ｅと送り量Ｆとに基づいて各戻り位置の算出を行うことができる。

本実施形態では、後退時の主軸回転量Ｒは０．５（回転）であり、復動の開始から終了までに１８０°の回転を要する。このため、往動から復動に切り替わる方向変化点Ａ１は、図９Ｂに示すように、戻り位置の主軸位相（７２０°）から主軸回転量Ｒに相当する角度分戻った主軸位相（５４０°）にある。
本実施形態においては、往動と復動が等速であるため、往路送り設定部１９２は、主軸位相５４０°のラインＣを対称の軸とし、変化点Ｂ１に対して線対称となる点を対称点Ｂ１’として設定し、主軸位相０°と対称点Ｂ１’とを通る直線を往路送り移動に設定し、制御部１８１は刃先を往路送り移動に沿って移動させる往路送り指令を出力する。

図９Ｂに示すように、変化点Ａ１は、主軸位相０°と対称点Ｂ１’とを通る直線上の主軸位相５４０°の位置にあり、換言すると変化点Ａ１は、送り量Ｆ、後退時の主軸回転量Ｒ、１振動完了時の主軸回転量Ｅをパラメータ（変化点設定値）として定められ、往路送り設定部１９２は、前記変化点設定値に基づいて往路送り移動の設定を行う。

以降、各変化点Ａは、１振動完了時の主軸回転量Ｅに応じた角度毎の主軸位相の位置にあるため、各対称点Ｂ’は、各変化点Ｂに対応する各変化点Ａの主軸位相のラインを対称の軸とし、各変化点Ｂに対して線対称となる点に定められる。本実施形態の場合、例えば、対称点Ｂ２’は、変化点Ｂ２になる主軸位相１４４０°から３６０°前の位置（主軸位相１０８０°の位置）にあり、例えば、変化点Ａ２は、変化点Ｂ２になる主軸位相１４４０°から１８０°前の位置（主軸位相１２６０°の位置）にある。

図９Ｃに示すように、方向変化点Ｂ１が主軸位相７２０°の位置にあるため、戻し移動設定部１９３の周期的なパルス状の指令となる前記反加工方向に移動させる移動指令のパルス信号Ｐは、刃先が変化点Ａ１から変化点Ｂ１に戻るように、送り方向（図９Ｃのグラフの縦軸方向）に対して逆向きとなる下向きに凸形状の波形（図中に２点鎖線で示す）を前記反加工方向に移動させる移動指令として出力する信号として設定される。パルス信号Ｐの凸形状の大きさは、送り方向で見たＡ１，Ｂ１間の距離に応じて定めることができる。

戻し移動設定部１９３は、往路送り移動と戻し移動との合成移動によって、刃先が図９Ｄに示すように、変化点Ａ１と変化点Ｂ１とを結ぶ復動Ｆ”を行うように設定するパルス信号Ｐを備えて構成されている。
パルス信号は、各変化点Ａから復動Ｆ”が開始されるような周期を有し、主軸位相５４０°のタイミングで、刃先は、反加工方向への移動の指令（パルス信号の下向きに凸形状の部分）によって、変化点Ａ１から変化点Ｂ１（主軸位相７２０°の位置）への復動Ｆ”を行う。復動Ｆ”が変化点Ｂ１で往動Ｆ’に交差することによって、切屑が切断される。

一方、刃先は、戻し移動設定部１９３による反加工方向への移動の指令がない場合は、単に往路送り移動に沿って変化点Ｂから変化点Ａに移動するため、図１０Ａに示すように、変化点Ｂ１から変化点Ａ２（主軸位相１２６０°の位置）への往動Ｆ’を行う。
次いで、主軸位相１２６０°のタイミングで反加工方向への移動が指令され、図１０Ｂに示すように、変化点Ａ２と変化点Ｂ２（主軸位相１４４０°の位置）とを通る復動Ｆ”が行われる。復動Ｆ”が変化点Ｂ２で往動Ｆ’に交差することによって、切屑が切断される。

以上により、切削工具１３０を、往路送り移動と戻し移動との合成移動によって前記振動を伴いながら送ることができる。特に戻り位置算出部１９１、往路送り設定部１９２、戻し移動設定部１９３により、切削工具１３０の前記振動を、予め定められる送り量Ｆに応じて自動的に設定することができ、送り量Ｆに応じた前記振動を伴う切削加工を容易に行うことができる。

上記実施例１，２では、主軸１１０を回転させ、かつ、Ｚ軸方向に送る例を挙げて説明した。しかし、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、主軸１１０が回転し、切削工具１３０をＺ軸方向に送る場合や、切削工具１３０が回転し、主軸１１０をＺ軸方向に送る場合、主軸１１０を固定し、切削工具１３０を回転させ、かつ、Ｚ軸方向に送る場合等にも同様の効果を得ることができる。Ｚ軸方向送り機構が本発明の送り手段に相当する。また実施例２の工具１振動あたりの主軸回転量Ｅは、必ずしも２回転、３回転等の整数回転数だけでなく、１回転（３６０度）を超える回転角度に相当する数に設定することもできる。

なお戻し移動設定部１９３のパルス信号Ｐは、切削工具１３０を、変化点Ａの主軸位相まで加工方向に移動させる指令と変化点Ａの主軸位相から反加工方向に移動させる指令とを繰り返すような信号とすることもできる。この場合往路送り設定部１９２は、パルス信号Ｐに基づく刃先の加工方向への移動（上記変化点Ａの主軸位相まで加工方向に移動させる指令による加工方向への移動）と、所定の往路送り指令による加工方向への移動との合成移動が往路送り移動となるように、往路送り移動を設定することができる。所定の往路送り指令は、例えば刃先を実質送りラインＧ上に移動させる往路送り指令とすることができる。

具体的には、図１１Ａは、振動回数Ｄが０．５（回／ｒ）の例を示す。送り量Ｆが指定されると、実質送りラインＧが定まる（図中に１点鎖線で示す。本発明の工具の送りラインに相当する）。また、工具１振動あたりの主軸回転量Ｅおよび送り量Ｆに基づいて、実質送りラインＧ上の戻り位置（変化点Ｂ１）が算出される。
切削工具１３０の後退時（復動時）の主軸回転量Ｒが０．５（回転）の場合、往動から復動に切り替わる方向変化点Ａ１は主軸位相５４０°にある。この主軸位相５４０°のラインＣを対称の軸とし、変化点Ｂ１に対して線対称となる対称点Ｂ１’が設定されると、主軸位相０°と対称点Ｂ１’とを通る直線が往路送り移動に設定される。

所定の往路送り指令を、刃先を実質送りラインＧ上に移動させる往路送り指令とすると、図１１Ｂに示すように、主軸位相５４０°の位置において、実質送りラインＧと変化点Ａ１との間には、位置ずれＣ’がある。パルス信号Ｐは、この位置ずれＣ’分を得てから実質送りラインＧに戻るように、送り方向（図１１Ｂのグラフの縦軸方向）に順向きとなる上向きに凸形状の波形（図１１Ｃに２点鎖線で示す）に設定される。
往路送り設定部１９２は、このパルス信号Ｐのうち変化点Ａ１の主軸位相５４０°までの加工方向に移動させる指令による加工方向への移動と、送り量Ｆで定まる加工方向への移動（実質送りラインＧ）との合成移動を往路送り移動（Ｆ’で示す）とする。

パルス信号Ｐは、主軸位相０°から、この主軸位相０°と対称点Ｂ１’とを通る直線が開始されるような周期を有しており、刃先は、主軸位相０°のタイミングで主軸位相０°から変化点Ａ１への往動Ｆ’を行い、主軸位相５４０°のタイミングで往動Ｆ’上の変化点Ａ１から復動Ｆ”を行う。以降、パルス信号Ｐによって、変化点Ｂの主軸位相から変化点Ａの主軸位相まで加工方向に移動させる指令と、変化点Ａの主軸位相から変化点Ｂの主軸位相まで反加工方向に移動させる指令とが繰り返される。

パルス信号Ｐの加工方向に移動させる指令による加工方向への移動と、往路送り指令による加工方向への移動は、合成することによって往路送り移動となれば、いかなる移動とすることもできるが、往路送り指令を、刃先を実質送りラインＧ上に移動させる往路送り指令とすることによって、実質送りラインＧは前記振動の伴うことのない一般的な切削加工時（慣用切削時）の送り量Ｆで定まるラインと同一となるため、慣用切削に、パルス信号Ｐを加えることにより、往動Ｆ’を得ることができる。

なお、実施例３では、変化点Ａ１を送り量Ｆ、後退時の主軸回転量Ｒ、１振動完了時の主軸回転量Ｅから定める例を挙げて説明したが、パルス信号Ｐは、変化点Ａ１を送り量Ｆ、振幅送り比率Ｑ、振動回数Ｄから定める場合にも当然に適用可能である。

１００ ・・・ 工作機械
１１０ ・・・ 主軸
１１０Ａ・・・ 主軸台
１２０ ・・・ チャック
１３０ ・・・ 切削工具
１３０Ａ・・・ 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
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
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 ・・・ 記憶部
１９０ ・・・ モータ制御部
１９１ ・・・ 戻り位置算出部
１９２ ・・・ 往路送り設定部
１９３ ・・・ 戻し移動設定部

Claims (6)

1. 相対的に回転する工具と材料とを送り動作させる送り手段と、前記回転と前記送り手段の動作とを制御する制御手段とを備え、該制御手段が、前記工具による前記材料の加工方向への往路送り移動と前記加工方向とは異なる反加工方向への戻し移動とを合成することによって、前記材料に対して前記工具を振動させながら切削加工を行うように制御を行う工作機械の制御装置において、
   前記工具あるいは材料の、１回転に対して予め定められる振動回数および送り量に基づいて、１振動完了時における前記工具の戻り位置を算出する戻り位置算出手段と、
   前記加工方向から前記反加工方向への変化点を定める変化点設定値に基づいて前記往路送り移動を設定し、前記工具を前記定めた変化点に到達させる往路送り設定手段と、
   １振動完了時の前記工具が前記算出した戻り位置に到達するように、前記戻し移動の指令として出力されるパルス状の信号を設定する戻し移動設定手段と
   を備える、工作機械の制御装置。
2. 前記戻し移動設定手段は、所定のインターバルを介して出力されるパルス状の信号を設定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記戻し移動設定手段は、前記加工方向に工具を移動させる指令と、前記戻し移動の指令とからなるパルス状の信号を設定し、前記往路送り設定手段は、前記戻し移動設定手段に基づく前記加工方向への移動と、前記往路送り移動との合成移動によって、前記工具を前記変化点に到達させる、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
4. 前記振動回数が１以上である、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。
5. 前記振動回数が１未満である、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。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置を備えた工作機械。

Images