JP2021096839A - 工作機械の制御装置及び工作機械制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】挽き目が目立ちにくい揺動切削を行うことができる工作機械の制御装置及び工作機械制御方法を提供すること。【解決手段】本開示の一態様に係る工作機械の制御装置は、主軸及び送り軸を協調動作させて切削工具によりワークを切削加工する工作機械を制御する制御装置であって、送り軸をワークに対して相対的に移動させる送り指令を算出する送り指令算出部と、主軸の回転数に基づいて、送り軸を往復動作させる揺動の位相である揺動位相を算出する揺動位相算出部と、揺動位相を補正する揺動位相補正部と、送り指令に基づいて、送り軸を往復動作させる揺動の振幅である揺動振幅を算出する揺動振幅算出部と、揺動位相補正部による補正後の揺動位相と、揺動振幅と、に基づいて、送り軸を往復動作させる揺動指令を算出する揺動指令算出部と、送り指令と揺動指令とを重畳し、送り軸を駆動するための合成指令を算出する指令合成部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の制御装置及び工作機械制御方法に関する。

従来より、切削工具とワークを相対的に回転させる主軸、及び切削工具とワークとを所定の送り方向に相対的に移動させる送り軸を有し、主軸及び送り軸を協調動作させて切削工具によりワークを切削加工する例えば旋盤のような工作機械が用いられている。

このような旋盤等の工作機械では、通常、切削工具の刃先が連続してワークの表面の材料を削り取るため、ワークの材質によっては削り取られた材料が細長い削り屑（切粉）となり、切削工具に纏わりついてワークの加工を阻害する可能性がある。これに対して、例えば特許文献１に記載されるように、数値制御装置を用いて、所定の振動回数でワークに対して切削工具を往復動作させる揺動切削を行う技術が知られている。揺動切削では、主軸のｉ回転目における切削工具の軌跡と（ｉ＋１）回転目における切削工具の軌跡とが交差するよう切削工具を往復動作させる。これによって、定期的に切削工具がワークから離れるので、削り屑を一定の長さで細断することができる。

特開２０１９−４０２５２号公報

特許文献１に記載される揺動切削では、直線状の送り指令に正弦波状の揺動指令を重畳することによって切削工具とワークを相対的に送る指令を算出している。一定速度での送り指令に正弦波状の揺動指令を重畳した場合、切削工具の位置の軌跡が送り方向を上下方向として山の頂点（座標値の極大点）、谷の最下点（座標値の極小点）となる主軸位相に対して揺動指令が山、谷となる主軸位相がずれる。すなわち、切削工具の位置が山となる点は揺動指令の山の点よりもわずかに主軸回転方向後側となり、切削工具の位置が谷となる点は揺動指令の谷の点よりもわずかに主軸回転方向前側となる。

切削加工では、切削面に、確認される挽き目と呼ばれる切削工具の動きに起因するパターンが形成され得る。特許文献１に記載される揺動切削では、主軸のｉ回転目に切削工具位置が山の頂点となる主軸角度と、（ｉ＋１）回目に切削工具位置が谷の最下点となる主軸角度とがずれることで、切削工具がワークから離れる時間が増加して空転が大きくなるため、挽き目が目立ちやすくなる場合がある。このため、挽き目が目立ちにくい揺動切削を行うことができる工作機械の制御装置が望まれる。

本開示の一態様に係る工作機械の制御装置は、切削工具とワークを相対的に回転させる主軸と、前記切削工具と前記ワークを相対的に移動させる送り軸と、を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する制御装置であって、前記送り軸を前記ワークに対して相対的に移動させる送り指令を算出する送り指令算出部と、前記主軸の回転数に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の位相である揺動位相を算出する揺動位相算出部と、前記揺動位相を補正する揺動位相補正部と、前記送り指令に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の振幅である揺動振幅を算出する揺動振幅算出部と、前記揺動位相補正部による補正後の前記揺動位相と、前記揺動振幅と、に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動指令を算出する揺動指令算出部と、前記送り指令と前記揺動指令とを重畳し、前記送り軸を駆動するための合成指令を算出する指令合成部と、を備える。

本発明によれば、挽き目が目立ちにくい揺動切削を行うことができる。

本開示の第１実施形態の数値制御装置を備える工作機械の構成を示す模式図である。 図１の数値制御装置の送り軸モータの制御に係る詳細な構成及び信号の流れを示すブロック図である。 図１の数値制御装置における制御の手順を示すフローチャートである。 図１の数値制御装置が生成する工具位置の指令の時間変化を例示するグラフである。 本開示の第２実施形態の数値制御装置の構成及び信号の流れを示すブロック図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本開示に係る工作機械の制御装置の第１実施形態である数値制御装置１を備える工作機械１００の構成を示す模式図である。

工作機械１００は、切削工具Ｔを用いて加工対象であるワークＷを切削加工するＮＣ旋盤である。工作機械１００は、切削工具Ｔ又はワークＷを回転（本実施形態ではワークＷを回転）させる主軸Ａｃ、切削工具ＴをワークＷに対して主軸Ａｃの回転軸と平行な方向に相対的に移動（本実施形態では切削工具Ｔを移動）させる送り軸Ａｚ、及び切削工具ＴをワークＷに対して主軸Ａｃの径方向に相対的に移動（本実施形態では切削工具Ｔを移動）させる切り込み軸Ａｘの３つの駆動軸を有する。このため、工作機械１００は、これらの駆動軸Ａｃ，Ａｚ，Ａｘを駆動する駆動モータ（主軸モータＭｃ、送り軸モータＭｚ及び切り込み軸モータＭｘ）と、を有する。

数値制御装置１は、主軸Ａｃ、送り軸Ａｚ及び切り込み軸Ａｘを協調動作させて切削工具ＴによりワークＷを切削加工するよう工作機械１００を制御する。数値制御装置１は、ＣＰＵ、メモリ等を備えるコンピュータ装置に適当なプログラムを実行させることにより実現することができる。

数値制御装置１は、図２に示すように、加工プログラムを記憶するプログラム記憶部１１と、送り軸Ａｚを移動させる送り指令を算出する送り指令算出部１２と、主軸Ａｃの回転数に基づいて送り軸Ａｚの揺動の位相である揺動位相を算出する揺動位相算出部１３と、前記送り指令に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の振幅を算出する揺動振幅算出部１４と、揺動位相及び揺動振幅に基づいて送り軸Ａｚを周期的に往復動作させる揺動指令を算出する揺動指令算出部１５と、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相を補正する揺動位相補正部１６と、送り指令と揺動指令とを重畳し、送り軸Ａｚを駆動するための合成指令を算出する指令合成部１７と、を備える。さらに、数値制御装置１は、位置速度制御部１８、電流制御部１９、位置偏差算出部２０、積分部２１、学習制御器２２及び学習補正値加算部２３を備える。これらの構成要素は、機能的に区別されるものであって、物理的構成及びプログラム構成において明確に区分できるものでなくてもよい。

プログラム記憶部１１は、加工プログラムを記憶する。加工プログラムは、例えばＧコード等によって記述することができる。

送り指令算出部１２は、加工プログラムに従う送り軸Ａｚを移動させる送り指令を算出する。この送り指令は、時間毎の切削工具ＴのＺ方向位置を指定し、切削工具ＴのＺ方向位置が時間とともに直線的に増大する指令とすることができる。具体的には、主軸Ａｃの１回転当たりの送り軸Ａｚ（切削工具Ｔ）の送り量をＦ［ｍｍ］、主軸Ａｃの回転数をＳ［ｒｐｍ］、時間をｔ［ｓｅｃ］とすると、送り軸Ａｚの送り速度が一定の場合、送り指令算出部１２は、送り指令Ｐｓ（ｔ）を、次の式（１）によって算出することができる。
Ｐｓ（ｔ）＝（ＦＳ／６０）・ｔ ・・・（１）

揺動位相算出部１３は、主軸Ａｃの回転速度に応じた周期で送り軸Ａｚを往復動作させる揺動の位相（揺動位相）θ（ｔ）［ｒａｄ］を算出する。揺動位相算出部１３は、揺動位相θ（ｔ）を時間に比例する値として算出することができる。具体的には、揺動位相θ（ｔ）は、主軸Ａｃの１回転当たりの送り軸の往復動作回数を指定する定数（周波数倍率）Ｉを用いて、次の式（２）によって算出することができる。Ｉは０．５＋ｍ（非負整数）にすると効率よく切り屑を細断できる。
θ（ｔ）＝（２πＳＩ／６０）・ｔ ・・・（２）

揺動振幅算出部１４は、主軸Ａｃの回転速度に応じた周期で送り軸Ａｚを往復動作させる揺動の振幅Ａを算出する。具体的には、揺動振幅Ａは主軸Ａｃの１回転当たりの送り軸Ａｚ（切削工具Ｔ）の送り量をＦ［ｍｍ］と定数（揺動振幅倍率）Ｋ（１よりも大きい実数）を用いて、次の式（３）によって算出することができる。
Ａ＝ＫＦ／２ ・・・（３）

揺動指令算出部１５は、揺動位相θ（ｔ）（後述する揺動位相補正部１６が補正した後の揺動位相θ（ｔ））に基づいて送り軸Ａｚを往復動作させる揺動指令Ｐｏ（ｔ）を算出する。揺動指令Ｐｏ（ｔ）は、時間毎の送り軸Ａｚの位置の揺動成分（揺動がない場合の位置からの変位量）として表すことができる。揺動指令算出部１５は、揺動指令Ｐｏ（ｔ）を、揺動位相θ（ｔ）の正弦（ｓｉｎθ）又は余弦（ｃｏｓθ）に定数（揺動振幅）Ａ［ｍｍ］を乗じた値とすることができる。また、揺動による切込みを防止するため揺動指令算出部１５は、揺動成分の最大値が「０」となるよう揺動指令Ｐｏ（ｔ）をオフセットしてもよい。具体的には、揺動指令算出部１５は、揺動指令Ｐｏ（ｔ）を、主軸Ａｃの１回転当たりの送り軸Ａｚ（切削工具Ｔ）の送り量をＦ［ｍｍ］とし、振幅倍率Ｋを用いて、次の式（４）によって算出してもよい。
Ｐｏ（ｔ）＝（ＫＦ／２）ｃｏｓ（θ（ｔ））−（ＫＦ／２） ・・・（４）

揺動位相補正部１６は、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相θ（ｔ）の補正を行う。例えば、合成指令における送り軸Ａｚの位置の軌跡が上に凸状の山となる側（揺動位相において０度〜９０度及び２７０度〜３６０度の範囲）では揺動位相を進め、合成指令における送り軸Ａｚの位置が下に凸状の谷となる側（揺動位相において９０度〜２７０度）では揺動位相を遅らせると、合成指令におけるＡｚの位置が山の頂点（座標が極大）となる主軸Ａｃの位相と、谷の最下点（座標が極小）となる主軸Ａｃの位相を近づけることが可能になる。このように、送り軸Ａｚの位置の山の頂点と谷の最下点とに対応する主軸Ａｃの回転位置を一致させることによって、ワークＷの切削面に形成される挽き目が目立たないものとなる。また、揺動位相を進めるか遅らせるかの判断は補正を行わない場合の合成指令として想定される想定指令を算出し、想定指令に従う場合の送り軸Ａｚの加速度を算出し、この加速度に基づいて揺動位相を進めるか遅らせるかを判断してもよい。前記加速度が負の場合は揺動位相を進め、正の場合は揺動位相を遅らせると、合成指令におけるＡｚの位置が山の頂点（座標が極大）となる主軸Ａｃの位相と、谷の最下点（座標が極小）となる主軸Ａｃの位相を近づけることが可能になる。

この補正は、時間ｔに対して正弦波状に変化する補正量Δθ（ｔ）を、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相θ（ｔ）に加算することによって行ってもよい。これにより、揺動指令が不連続に変化することを防止し、補正に起因して新たに不自然な挽き目が形成されることや、機械振動が発生することを防止できる。この場合に、揺動位相補正部１６は、補正量Δθ（ｔ）の位相を、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相θ（ｔ）と等しくしてもよい。これにより、送り軸Ａｚの位置の山の頂点と谷の最下点とに対応する主軸の回転位置を一致させられる補正量を比較的容易に算出することができる。

具体的には、揺動位相補正部１６は、正弦波状の補正量Δθ（ｔ）の振幅を、振幅倍率Ｋ、周波数倍率Ｉ及び円周率πで、１を除した値（１／πＫＩ）とすることができる。つまり、揺動位相θ（ｔ）の補正量Δθ（ｔ）は、次の式（５）によって算出することができる。このような計算式を用いることによって、送り軸Ａｚの位置の山の頂点と谷の最下点とに対応する主軸Ａｃの回転位置をより正確に一致させることができる。
Δθ（ｔ）＝１／πＫＩ・ｃｏｓ（２πＳＩ／６０・ｔ） ・・・（５）

指令合成部１７は、送り指令算出部１２が算出した送り指令と、揺動指令算出部１５が算出した揺動指令とを重畳することにより、送り軸Ａｚを駆動するための合成指令Ｐｃ（ｔ）［ｍｍ］を算出する。上述の各計算式を用いると、次の式（６）によって算出することができる。式（６）が示すように、送り指令算出部１２、揺動位相算出部１３、揺動指令算出部１５及び揺動位相補正部１６は、指令合成部１７の計算式の一部として存在してもよい。
Ｐｃ（ｔ）＝Ｐｓ（ｔ）＋Ｐｏ（ｔ）＝ＦＳ／６０・ｔ＋（ＫＦ／２）ｃｏｓ（θ＋Δθ）−（ＫＦ／２）＝ＦＳ／６０・ｔ＋（ＫＦ／２）ｃｏｓ（２πＳＩ／６０・ｔ＋１／πＫＩ・ｃｏｓ（２πＳＩ／６０・ｔ））−（ＫＦ／２） ・・・（６）

ここで、揺動位相補正部１６による揺動位相の補正について詳しく説明する。送り軸Ａｚの位置が山の頂点又は谷の最下点となるとき、合成指令Ｐｃ（ｔ）の微分値（グラフの傾き）は「０」となる。上述の計算式に従うと、揺動位相補正部１６による補正を行わない場合の合成指令Ｐｃ（ｔ）は、次の式（７）となる。
Ｐｃ（ｔ）＝ＦＳ／６０・ｔ＋（ＫＦ／２）ｃｏｓ（２πＳＩ／６０・ｔ）−（ＫＦ／２） ・・・（７）

式（７）の合成指令Ｐｃ（ｔ）を微分すると、次の式（８）となる。
Ｐｃ（ｔ）・ｔ／ｄｔ＝ＦＳ／６０・（１−πＫＩｓｉｎ（２πＳＩ／６０・ｔ））・・・（８）

この微分値Ｐｃ（ｔ）・ｔ／ｄｔの値を「０」とすると、２πＳＩ／６０・ｔ＝ｎπ＋１／πＫＩ・（−１）^ｎと次の式（９）の関係が導かれる（ｎは整数）。このため、送り軸Ａｚの位置が山の頂点となるときの揺動位相を１／πＫＩ・２ｎπだけ進めて、送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となるときの揺動位相を１／πＫＩ・（２ｎ＋１）πだけ遅らせることで、送り軸Ａｚの位置の山の頂点と谷の最下点との主軸Ａｃの位相を合致させることができる。このため、揺動位相θ（ｔ）の補正量Δθ（ｔ）は、送り軸Ａｚの位置が山の頂点となるとき、つまり補正後の揺動位相θ（ｔ）が０となるときに＋１／πＫＩ、補正後の揺動位相θ（ｔ）がπとなって送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となるときに−１／πＫＩであればよい。
２πＳＩ／６０・ｔ＝ｎπ＋１／πＫＩ・（−１）^ｎ ・・・（９）

以上より、揺動指令算出部１５は、揺動指令Ｐｏ（ｔ）を、次の式（１０）としてもよい。式（１０）が示すように、揺動位相補正部１６は、揺動指令算出部１５の計算式の一部として存在してもよい。
Ｐｏ（ｔ）＝（ＫＦ／２）ｃｏｓ（（２πＳ／６０）・Ｉ・ｔ＋ｃｏｓ（２πＳ／６０・Ｉ・ｔ）／πＫＩ）−（ＫＦ／２） ・・・（１０）

位置速度制御部１８は、指令位置を送り軸モータＭｚの回転速度に換算する。このような位置速度制御部１８の構成は、周知の構成であるため、詳細な説明は省略する。

電流制御部１９は、送り軸モータＭｚを位置速度制御部１８が算出した回転速度で回転させるよう、送り軸モータＭｚに印加する電流を制御する。電流制御部１９は、例えばベクトル制御を行う公知のサーボアンプとすることができる。

位置偏差算出部２０は、現在の送り指令が示す送り軸モータＭｚの位置と、送り軸モータＭｚからフィードバックされる実際の位置との偏差を算出する。

積分部２１は、位置偏差算出部２０が算出した位置偏差を積分する。

学習制御器２２は、過去の位置偏差から、位置速度制御部１８への指令補正値を算出する。

学習補正値加算部２３は、学習制御器２２が算出した補正値を位置速度制御部１８に対する移動指令に加算する。

揺動振幅補正部は、前記揺動位相補正部１６が算出した補正を前記揺動位相に加算することで生じる揺動位相の変化による揺動振幅の減少を防ぐために定数Ｋの値を変えることができる。

さらに、図３に数値制御装置１による送り軸Ａｚの制御の手順を示す。この制御手順は、本発明に係る工作機械制御方法の一実施形態である。数値制御装置１は、送り軸Ａｚの制御と同期して、主軸Ａｃ及び切り込み軸Ａｘについても制御を行うが、送り軸Ａｚ以外の駆動軸の制御は従来と同様であるため、詳細な説明を省略する。

数値制御装置１による送り軸Ａｚの制御は、送り軸Ａｚの送り指令を算出する工程（ステップＳ１：送り指令算出工程）と、揺動位相を算出する工程（ステップＳ２：揺動位相算出工程）と、揺動位相を補正する工程（ステップＳ３：揺動位相補正工程）と、補正後の揺動位相に基づいて揺動指令を作成する工程（ステップＳ４：揺動指令算出工程）と、送り指令と揺動指令とを重畳して合成指令を算出する工程（ステップＳ５：合成指令算出工程）と、合成指令に従って送り軸モータＭｚを制御する工程（ステップＳ６：モータ制御工程）と、を備える。

ステップＳ１の送り指令算出工程では、送り指令算出部１２よって、加工プログラムにおいて指定される送り軸Ａｚの送り量及び主軸Ａｃの回転速度に基づいて、送り軸Ａｚの送り指令Ｐｓ（ｔ）を算出する。

ステップＳ２の揺動位相算出工程では、揺動位相算出部１３によって、送り軸Ａｚの往復動作成分の基準となる揺動位相θ（ｔ）を算出する。

ステップＳ３の揺動位相補正工程では、揺動位相補正部１６によって、揺動位相の補正量Δθ（ｔ）を算出し、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相θ（ｔ）に加算する。

ステップＳ４の揺動指令算出工程では、揺動指令算出部１５によって、揺動指令Ｐｏ（ｔ）を算出する。

ステップＳ５の合成指令算出工程では、指令合成部１７によって、Ｐｓ（ｔ）と揺動指令Ｐｏ（ｔ）とを足し合わせることにより合成指令Ｐｃ（ｔ）を算出する。

ステップＳ６のモータ制御工程では、位置速度制御部１８及び電流制御部１９によって、学習制御器２２による補正を加味して、送り軸モータＭｚを制御する。

図４に、送り指令、補正前の揺動位相に基づいて算出した合成指令、及び補正後の揺動位相に基づいて算出した合成指令における送り軸Ａｚの位置の主軸Ａｃの回転角度に対する変化、つまりワークＷの加工面における切削工具Ｔの軌跡を示す。図において、送り指令は一点鎖線で、揺動位相補正前の合成指令は破線で、揺動位相補正後の合成指令は実線で示されている。

図示するように、揺動位相の補正を行わない場合、送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となる主軸Ａｃの角度位置から送り軸Ａｚの位置が山の頂点となる主軸Ａｃの角度位置までの回転角度が、送り軸Ａｚの位置が山の頂点となる主軸Ａｃの角度位置から送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となる主軸Ａｃの角度位置までの回転角度よりも大きくなる。一方、補正した揺動位相に基づいて算出された合成指令は、１回転目に送り軸Ａｚの位置が山の頂点となる主軸Ａｃの角度位置と２回転目に送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となる主軸Ａｃの角度位置とがより正確に一致している。

このように、数値制御装置１は、送り軸Ａｚの位置が山の頂点となる主軸Ａｃの角度位置と送り軸Ａｚの位置が谷の最下点となる主軸Ａｃの角度位置とを比較的正確に一致させられるので、挽き目が目立ちにくい揺動切削を行うことができる。

なお、揺動位相補正部１６を備える本実施形態の数値制御装置１を用いる場合、揺動位相補正部１６の作用により、図４に示すように、切削工具ＴがワークＷから離れる時間が従来の揺動切削の場合と比べて短くなる。このため、本実施形態の数値制御装置１では、揺動振幅倍率Ｋの値をやや大きめに設定することが好ましい。

続いて、図５に、図１の工作機械１００において図２の数値制御装置１に換えて用いることができる数値制御装置１Ａを示す。図５の数値制御装置１Ａは、本発明に係る数値制御装置の第２実施形態である。図５の数値制御装置１Ａについて、図１の数値制御装置１と共通する構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。

数値制御装置１Ａは、加工プログラムを記憶するプログラム記憶部１１と、送り軸Ａｚを移動させる送り指令を算出する送り指令算出部１２と、主軸Ａｃの回転数に基づいて送り軸Ａｚの揺動の位相である揺動位相を算出する揺動位相算出部１３と、送り指令に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の振幅を算出する揺動振幅算出部１４と、揺動位相に基づいて送り軸Ａｚを周期的に往復動作させる揺動指令を算出する揺動指令算出部１５と、揺動位相算出部１３が算出した揺動位相を補正する揺動位相補正部１６と、揺動振幅算出部が算出した揺動振幅を補正する揺動振幅補正部２４と、を備える。さらに、数値制御装置１Ａは、位置速度制御部１８、電流制御部１９、位置偏差算出部２０、積分部２１、学習制御器２２及び学習補正値加算部２３を備える。

数値制御装置１Ａにおいて、揺動指令算出部１５は、揺動位相補正部１６が補正した後の揺動位相と、揺動振幅補正部２４が補正した後の揺動振幅とに基づいて、揺動指令を算出する。揺動位相補正部１６によって揺動位相を補正する場合、揺動位相を補正しない場合と比べて、挽き目を目立ちにくくすることができるが、送り軸Ａｚの位置の軌跡か重なり合う時間、つまり切削工具ＴがワークＷから離間する時間が短くなるため、削り屑の切断が不確実となるおそれがある。しかしながら、数値制御装置１Ａは、揺動振幅補正部２４を有し、揺動位相補正部１６によって揺動位相を補正しても切削工具ＴがワークＷから離間する時間が短くならないよう揺動振幅を補正することができるため、確実に削り屑を細断することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本開示に係る数値制御装置において、態揺動位相の補正量は、正弦波状のものに限られず、周期的かつ連続的に変化するものであればよく、例えば上に凸な円弧と下に凸な円弧とを交互に接続した線状に変化する値としてもよい。また、揺動位相の補正量の振幅は、たとえばユーザが経験に基づいて指定してもよい。

また、本開示に係る数値制御装置は、旋盤に限られず例えばボール盤の他の種類の工作機械の制御にも適用可能である。

１，１Ａ 数値制御装置
１１ プログラム記憶部
１２ 送り指令算出部
１３ 揺動位相算出部
１４ 揺動振幅算出部
１５ 揺動指令算出部
１６ 揺動位相補正部
１７ 指令合成部
１８ 位置速度制御部
１９ 電流制御部
２０ 位置偏差算出部
２１ 積分部
２２ 学習制御器
２３ 学習補正値加算部
２４ 揺動振幅補正部
１００ 工作機械
Ａｃ 主軸
Ａｚ 送り軸
Ｔ 切削工具
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. 切削工具とワークを相対的に回転させる主軸と、前記切削工具と前記ワークを相対的に移動させる送り軸と、を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する制御装置であって、
   前記送り軸を前記ワークに対して相対的に移動させる送り指令を算出する送り指令算出部と、
   前記主軸の回転数に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の位相である揺動位相を算出する揺動位相算出部と、
   前記揺動位相を補正する揺動位相補正部と、
   前記送り指令に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の振幅である揺動振幅を算出する揺動振幅算出部と、
   前記揺動位相補正部による補正後の前記揺動位相と、前記揺動振幅と、に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動指令を算出する揺動指令算出部と、
   前記送り指令と前記揺動指令とを重畳し、前記送り軸を駆動するための合成指令を算出する指令合成部と、
   を備える、工作機械の制御装置。
2. 前記揺動位相補正部は、前記揺動振幅と補正前の前記揺動位相に基づいて、前記揺動位相を補正する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記揺動位相補正部は、
   前記揺動振幅と補正前の前記揺動位相と前記送り指令に基づいて、前記揺動位相補正部が補正しない場合の前記合成指令として想定される想定指令を算出し、
   前記想定指令に従う場合の前記送り軸の加速度を算出し、
   前記加速度に基づいて前記揺動位相を進めるか遅らせるかを判断する、
   請求項１又は２に記載の工作機械の制御装置。
4. 前記揺動位相算出部は、前記揺動位相を時間に比例する値として算出し、
   前記揺動位相補正部は、時間に対して正弦波状に変化する補正量を、前記揺動位相算出部が算出した前記揺動位相に加算する、
   請求項１から３のいずれかに記載の工作機械の制御装置。
5. 前記揺動位相補正部は、前記補正量の位相を、前記揺動位相算出部が算出した前記揺動位相と等しくする、請求項４に記載の工作機械の制御装置。
6. 前記揺動振幅を補正する揺動振幅補正部をさらに備え、
   前記揺動指令算出部は、前記揺動位相補正部による補正後の前記揺動位相と、前記揺動振幅補正部による補正後の前記揺動振幅とに基づいて、前記揺動指令を算出する、
   請求項１から５のいずれかに記載の工作機械の制御装置。
7. 切削工具とワークを相対的に回転させる主軸と、前記切削工具と前記ワークを相対的に移動させる送り軸と、を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する工作機械制御方法であって、
   前記送り軸を前記ワークに対して相対的に移動させる送り指令を算出する工程と、
   前記主軸の回転数に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動の位相である揺動位相を算出する工程と、
   前記揺動位相を補正する工程と、
   前記揺動位相を補正する工程での補正後の前記揺動位相に基づいて、前記送り軸を往復動作させる揺動指令を算出する工程と、
   前記送り指令と前記揺動指令とを重畳し、前記送り軸を駆動するための合成指令を算出する工程と、
   を備える、工作機械制御方法。

Images