JP6255885B2

JP6255885B2 - Numerical controller

Info

Publication number: JP6255885B2
Application number: JP2013215914A
Authority: JP
Inventors: 武志入江
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: JP2015079348A

Description

本発明は、二つの主軸を有する工作機械を制御する数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical controller for controlling a machine tool having two spindles.

従来、二つの主軸を有し、一方の主軸にワーク、他方の主軸に工具を取り付け、何れか一方を他方に対して相対的に回転させることによって、ワークに回転加工と旋削加工を選択的に施すことができる工作機械がある。ワークを取り付ける主軸はワーク主軸、工具を取り付ける主軸は工具主軸である。回転加工はワーク主軸を停止し且つ工具主軸を回転して加工する加工方式であり、例えばドリル加工及びタップ加工等である。旋削加工は工具主軸を停止し且つワーク主軸を回転して加工する加工方式であり、例えばねじ切り加工等である。これらに対し、二軸を同時駆動する加工方式は、二つの主軸の相対的な周速度が速くなるので効率の良い加工が期待できる。例えば、ワーク主軸と工具主軸を予め設定された所定の比率の回転速度で駆動し、ワークに多角形の形状を加工するポリゴン加工方式がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, it has two spindles, a workpiece is attached to one spindle, a tool is attached to the other spindle, and one of them is rotated relative to the other to selectively rotate and turn the workpiece. There are machine tools that can be applied. The spindle to which the workpiece is attached is the workpiece spindle, and the spindle to which the tool is attached is the tool spindle. The rotary machining is a machining method in which the workpiece spindle is stopped and the tool spindle is rotated to perform machining, for example, drilling and tapping. Turning is a machining method in which the tool spindle is stopped and the workpiece spindle is rotated to perform machining, for example, threading. On the other hand, the machining method in which the two axes are driven at the same time is expected to achieve efficient machining because the relative peripheral speeds of the two spindles are increased. For example, there is a polygon processing method in which a work spindle and a tool spindle are driven at a preset rotation speed at a predetermined ratio to process a polygonal shape on the work (see, for example, Patent Document 1).

特開平４−１６４５５７号公報JP-A-4-164557

二軸を同時駆動する方式で、ワークに対しユーザが意図する自由形状（例えば自然な形状又は複雑な形状を含む）を高精度で加工しようとした場合、所定の比率の回転速度で夫々を回転すると、ポリゴン加工方式では多角形になってしまうので採用できない。何れの主軸も回転しているので、自由形状を加工する為のワークと工具の位置関係の制御が困難であった。 When two axes are driven at the same time and a free shape intended by the user (including natural or complex shapes) is to be machined with high precision, the workpiece is rotated at a predetermined rate of rotation. Then, since it becomes a polygon in the polygon processing method, it cannot be adopted. Since all the main spindles are rotating, it is difficult to control the positional relationship between the workpiece and the tool for machining a free shape.

本発明の目的は、二軸を同時駆動する加工方式で、ワークに自由形状を施すことができる数値制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a numerical control device capable of giving a free shape to a workpiece by a machining method in which two axes are driven simultaneously.

本発明の請求項１に係る数値制御装置は、ワークを保持して回転するワーク主軸と、前記ワーク主軸の軸線方向に対して平行に配置し、ワーク表面に工具の刃を接触させて回転する工具主軸とを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、基準周期に対し、前記ワーク主軸又は前記工具主軸を第一回転数で回転させる第一主軸回転制御手段と、前記基準周期に対し、前記工具主軸又は前記ワーク主軸を前記第一回転数よりも小さい回転数差を、前記第一回転数にさらに加算した第二回転数で回転させる第二主軸回転制御手段と、前記ワーク主軸と前記工具主軸とを結ぶ仮想直線の方向を第一方向とした場合に、前記回転数差によって前記基準周期に基づく第一周期毎に前記ワーク表面において同一円周上に生じる位相差に基づき、前記同一円周上において前記第一周期毎に周方向へずれる前記刃と前記ワーク表面との接点の前記第一方向における位置を、前記第一周期毎に制御する接点位置制御手段とを備え、前記基準周期をＴ、前記第一回転数をＳｔ、前記工具の刃数をＲとしたとき、前記第一周期は、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）であることを特徴とする。故に数値制御装置は、工具主軸とワーク主軸の二軸を同時駆動する方式で、ワークに対し自由形状を高精度に施すことができる。 A numerical control device according to claim 1 of the present invention is arranged so that a work spindle that holds and rotates a work is parallel to the axial direction of the work spindle, and rotates by bringing a tool blade into contact with the work surface. In a numerical controller for controlling a machine tool having a tool spindle, a first spindle rotation control means for rotating the workpiece spindle or the tool spindle at a first rotation speed with respect to a reference period, and for the reference period, Second spindle rotation control means for rotating the tool spindle or the workpiece spindle at a second rotational speed obtained by further adding a rotational speed difference smaller than the first rotational speed to the first rotational speed; the work spindle; When the direction of the virtual straight line connecting the tool spindle is the first direction, based on the phase difference generated on the same circumference on the workpiece surface for each first period based on the reference period due to the rotation speed difference, The position in the first direction of the contact between the blade and the workpiece surface displaced to said first period every circumferential direction on a circle, and a contact position control means for controlling each said first period, said The first period is T / (St * R), where T is the reference period, St is the first rotation speed, and R is the number of blades of the tool . Therefore, the numerical control device is a method of simultaneously driving two axes of the tool spindle and the workpiece spindle, and can give a free shape to the workpiece with high accuracy.

請求項２に係る発明の数値制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記接点位置制御手段は、前記位相差に基づき、前記接点の前記第一方向における位置を前記第一周期毎に制御し、且つ前記接点の前記ワーク主軸及び前記工具主軸に対して平行な第二方向における位置を前記基準周期に基づく第二周期毎に制御することを特徴とする。故に数値制御装置は、工具主軸とワーク主軸の二軸を同時駆動する方式で、ワークに対し立体的な自由形状を高精度に施すことができる。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the contact position control means determines the position of the contact in the first direction based on the phase difference. Control is performed for each cycle, and the position of the contact in a second direction parallel to the workpiece spindle and the tool spindle is controlled for each second cycle based on the reference cycle. Therefore, the numerical control device is a method of simultaneously driving two axes of the tool spindle and the workpiece spindle, and can give a three-dimensional free shape to the workpiece with high accuracy.

工作機械１の斜視図。1 is a perspective view of a machine tool 1. 工作機械１の正面図。1 is a front view of a machine tool 1. 工作機械１の右側面図。The right view of the machine tool 1. FIG. 工作機械１の電気的構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing an electrical configuration of a machine tool 1. FIG. ワークＷと工具Ｄの相互の位置関係を示す図。The figure which shows the mutual positional relationship of the workpiece | work W and the tool D. FIG. 図５の状態から位相差Δθを生じた時のチップＢの刃当たり位置Ｐ２を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a blade contact position P2 of a tip B when a phase difference Δθ is generated from the state of FIG. 5. 仮想円周上に沿って刃当たり位置がＰ１〜Ｐ４に順次ずれた状態を示す図。The figure which shows the state from which the blade contact position shifted | deviated to P1-P4 sequentially along the virtual circumference. 自由形状ＬをＺ軸方向に加工した図。The figure which processed the free shape L in the Z-axis direction. 楕円柱６０の平面図。FIG. 楕円柱６０の斜視図。The perspective view of the elliptic cylinder 60. FIG. ＮＣプログラムＡ１の一部を示す図。The figure which shows a part of NC program A1. 形状プログラムＡ２の図。The figure of shape program A2. 形状プログラムＡ２に対応する形状角度θとＸ軸方向の移動位置の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the shape angle (theta) corresponding to shape program A2, and the movement position of a X-axis direction. メイン処理の流れ図。The flowchart of the main process. 二軸同期加工処理の流れ図。The flowchart of a biaxial synchronous processing process. 変形例であるＮＣプログラムＡ３の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of NC program A3 which is a modification.

本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１の左斜め下方、右斜め上方、左斜め上方、右斜め下方は、夫々、工作機械１の前方、後方、左方、右方である。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The diagonally lower left, diagonally upward right, diagonally upward left and diagonally downward right of FIG. 1 are the front, rear, left and right sides of the machine tool 1, respectively. The left-right direction, the front-rear direction, and the vertical direction of the machine tool 1 are an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction, respectively.

図１に示す工作機械１は複合加工機である。工作機械１はワーク（工作物）に対し回転加工と旋削加工に加え、二軸同期加工を施すことができる。回転加工は、工具Ｄを回転し、静止状態のワーク（図１では図示略）に接触させてワークを切削する加工である。旋削加工は、ワークを回転し、静止状態の工具Ｄを接触させてワークを軸対称に切削する加工である。二軸同期加工は、二軸同時駆動により、工具Ｄとワークを同時に回転してワークを切削する加工である。 A machine tool 1 shown in FIG. 1 is a combined processing machine. The machine tool 1 can perform two-axis synchronous processing on a workpiece (workpiece) in addition to rotational processing and turning processing. The rotation process is a process in which the tool D is rotated and brought into contact with a stationary workpiece (not shown in FIG. 1) to cut the workpiece. The turning process is a process in which the workpiece is rotated, the tool D in a stationary state is brought into contact with the workpiece, and the workpiece is cut axisymmetrically. The biaxial synchronous machining is a machining that simultaneously rotates the tool D and the workpiece by biaxial simultaneous driving to cut the workpiece.

図１〜図３を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、基台部２、運搬体１２、コラム５、主軸ヘッド７、工具主軸８（図２，図３参照）、ワーク保持装置８０、自動工具交換装置３０（以下ＡＴＣ３０と称す）等を備える。 The structure of the machine tool 1 will be described with reference to FIGS. The machine tool 1 includes a base 2, a carrier 12, a column 5, a spindle head 7, a tool spindle 8 (see FIGS. 2 and 3), a work holding device 80, an automatic tool changer 30 (hereinafter referred to as ATC 30), and the like. Is provided.

基台部２はＹ軸方向に長い矩形箱状の鉄製部材である。基台部２は上面後ろ側に台座部４、上面右前側に右前台座部１８、上面左前側に左前台座部１９を備える。台座部４は上面に一対のＹ軸レール６１，６２（図２参照）、Ｙ軸ボールネジ６３（図２参照）、Ｙ軸モータ５２（図４参照）等を備える。Ｙ軸レール６１，６２、Ｙ軸ボールネジ６３はＹ軸方向に延びる。Ｙ軸ボールネジ６３はＹ軸レール６１，６２の間に設ける。 The base part 2 is a rectangular box-shaped iron member that is long in the Y-axis direction. The base portion 2 includes a pedestal portion 4 on the rear side of the upper surface, a right front pedestal portion 18 on the upper right front side, and a left front pedestal portion 19 on the upper left front side. The pedestal 4 includes a pair of Y-axis rails 61 and 62 (see FIG. 2), a Y-axis ball screw 63 (see FIG. 2), a Y-axis motor 52 (see FIG. 4), and the like on the upper surface. The Y-axis rails 61 and 62 and the Y-axis ball screw 63 extend in the Y-axis direction. The Y-axis ball screw 63 is provided between the Y-axis rails 61 and 62.

運搬体１２はＹ軸レール６１，６２に沿って移動可能に設ける。運搬体１２は下面にナット（図示略）を備え、該ナットはＹ軸ボールネジ６３に螺合する。Ｙ軸モータ５２はＹ軸ボールネジ６３を回転する。運搬体１２はナットと共にＹ軸方向に移動する。運搬体１２は上面に一対のＸ軸レール７１，７２、Ｘ軸ボールネジ７３、Ｘ軸モータ５１等を備える。Ｘ軸レール７１，７２、Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸方向に延びる。Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸レール７１，７２の間に設ける。 The carrier 12 is provided so as to be movable along the Y-axis rails 61 and 62. The carrier 12 includes a nut (not shown) on the lower surface, and the nut is screwed onto the Y-axis ball screw 63. The Y-axis motor 52 rotates the Y-axis ball screw 63. The carrier 12 moves in the Y-axis direction together with the nut. The carrier 12 includes a pair of X-axis rails 71 and 72, an X-axis ball screw 73, an X-axis motor 51, and the like on the upper surface. The X-axis rails 71 and 72 and the X-axis ball screw 73 extend in the X-axis direction. The X-axis ball screw 73 is provided between the X-axis rails 71 and 72.

コラム５はＸ軸レール７１，７２に沿って移動可能に設ける。コラム５は下面にナット（図示略）を備え、該ナットはＸ軸ボールネジ７３に螺合する。Ｘ軸モータ５１はＸ軸ボールネジ７３を回転する。コラム５はナットと共にＸ軸方向に移動し、運搬体１２を介してＹ軸方向に移動可能である。コラム５は前面に一対のＺ軸レール（図示略）、Ｚ軸ボールネジ（図示略）、Ｚ軸モータ５３（図４参照）等を備える。Ｚ軸レール、Ｚ軸ボールネジはＺ軸方向に延びる。Ｚ軸ボールネジは一対のＺ軸レールの間に設ける。 The column 5 is provided so as to be movable along the X-axis rails 71 and 72. The column 5 includes a nut (not shown) on the lower surface, and the nut is screwed to the X-axis ball screw 73. The X-axis motor 51 rotates the X-axis ball screw 73. The column 5 moves in the X-axis direction together with the nut, and can move in the Y-axis direction via the carrier 12. The column 5 includes a pair of Z-axis rails (not shown), a Z-axis ball screw (not shown), a Z-axis motor 53 (see FIG. 4), and the like on the front surface. The Z-axis rail and the Z-axis ball screw extend in the Z-axis direction. The Z-axis ball screw is provided between a pair of Z-axis rails.

主軸ヘッド７はＺ軸レールに沿って移動可能に設ける。主軸ヘッド７は背面にナット（図示略）を備え、該ナットはＺ軸ボールネジに螺合する。Ｚ軸モータ５３はＺ軸ボールネジを回転する。主軸ヘッド７はＺ軸方向に移動する。工具主軸８は主軸ヘッド７に設ける。工具主軸８は下端部に工具装着穴（図示略）を備える。工具装着穴は主軸ヘッド７下部に位置する。工具装着穴は工具Ｄを装着する。工具主軸モータ５４は工具主軸８を回転する。工具主軸モータ５４は主軸ヘッド７上部に設ける。 The spindle head 7 is provided so as to be movable along the Z-axis rail. The spindle head 7 includes a nut (not shown) on the back surface, and the nut is screwed into a Z-axis ball screw. The Z-axis motor 53 rotates the Z-axis ball screw. The spindle head 7 moves in the Z-axis direction. The tool spindle 8 is provided on the spindle head 7. The tool spindle 8 has a tool mounting hole (not shown) at the lower end. The tool mounting hole is located below the spindle head 7. Tool D is mounted in the tool mounting hole. The tool spindle motor 54 rotates the tool spindle 8. The tool spindle motor 54 is provided above the spindle head 7.

ワーク保持装置８０は、右側固定部８８、左側固定部８９、テーブル８１、ワーク主軸８２、ワーク主軸モータ５６、チルトモータ５７等を備える。右側固定部８８は右前台座部１８上面に固定する。左側固定部８９は左前台座部１９上面に固定する。テーブル８１は、水平部８１Ａ、右連結部８１Ｂ、左連結部８１Ｃを備える。ワーク主軸８２はテーブル８１略中央に回転可能に設ける。ワーク主軸モータ５６は水平部８１Ａ下面側に設ける。ワーク主軸８２はワーク主軸モータ５６の回転軸に連結する。ワーク主軸８２の軸線方向は水平部８１Ａに対して直交する。ワーク主軸８２は冶具（図示略）を用いて上部にワークを保持可能である。 The work holding device 80 includes a right fixing part 88, a left fixing part 89, a table 81, a work spindle 82, a work spindle motor 56, a tilt motor 57, and the like. The right fixing portion 88 is fixed to the upper surface of the right front pedestal portion 18. The left fixing portion 89 is fixed to the upper surface of the left front pedestal portion 19. The table 81 includes a horizontal portion 81A, a right connecting portion 81B, and a left connecting portion 81C. The work spindle 82 is rotatably provided in the approximate center of the table 81. The work spindle motor 56 is provided on the lower surface side of the horizontal portion 81A. The work spindle 82 is connected to the rotation shaft of the work spindle motor 56. The axial direction of the work spindle 82 is orthogonal to the horizontal portion 81A. The work spindle 82 can hold a work on the upper part using a jig (not shown).

右連結部８１Ｂは水平部８１Ａから右斜め上方に延び且つ右側固定部８８にＸ軸回りに回転可能に連結する。左連結部８１Ｃは水平部８１Ａから左斜め上方に延び且つ左側固定部８９にＸ軸回りに回転可能に連結する。チルトモータ５７は右側固定部８８に固定する。チルトモータ５７の回転軸は右連結部８１Ｂと連結する。チルトモータ５７はテーブル８１をＸ軸回りに回転する。ワーク主軸８２に保持したワークは、ワーク主軸モータ５６の駆動によりワーク主軸８２の軸回りに回転する。ワークはチルトモータ５７によるテーブル８１の回転に関わらず、ワーク主軸モータ５６の駆動により水平部８１Ａに対して直角な軸回りに回転する。 The right connecting portion 81B extends obliquely upward to the right from the horizontal portion 81A and is connected to the right fixing portion 88 so as to be rotatable around the X axis. The left connecting portion 81C extends obliquely upward to the left from the horizontal portion 81A and is connected to the left fixed portion 89 so as to be rotatable around the X axis. The tilt motor 57 is fixed to the right fixing portion 88. The rotation shaft of the tilt motor 57 is connected to the right connecting portion 81B. The tilt motor 57 rotates the table 81 around the X axis. The workpiece held on the workpiece spindle 82 rotates around the axis of the workpiece spindle 82 by driving the workpiece spindle motor 56. Regardless of the rotation of the table 81 by the tilt motor 57, the work rotates about an axis perpendicular to the horizontal portion 81A by driving the work spindle motor 56.

図１〜図３を参照し、ＡＴＣ３０の構造を説明する。ＡＴＣ３０は、工具マガジン３１、マガジン支持部材３２、マガジンモータ５５、駆動ギヤ３５等を備える。マガジン支持部材３２は楕円環状であり、主軸ヘッド７とコラム５を内側に挿入した状態で、コラム５に取り付ける。工具マガジン３１はマガジン支持部材３２の外周に沿って取り付ける。工具マガジン３１はチェーン３４と複数のポット３７を備える。チェーン３４はマガジン支持部材３２の外周に沿って移動可能に取り付ける。複数のポット３７はチェーン３４に夫々取り付ける。ポット３７は工具Ｄを保持可能である。ポット３７はアーム状に形成し且つ前後方向に揺動可能に取り付ける。 The structure of the ATC 30 will be described with reference to FIGS. The ATC 30 includes a tool magazine 31, a magazine support member 32, a magazine motor 55, a drive gear 35, and the like. The magazine support member 32 has an elliptical annular shape, and is attached to the column 5 with the spindle head 7 and the column 5 inserted inside. The tool magazine 31 is attached along the outer periphery of the magazine support member 32. The tool magazine 31 includes a chain 34 and a plurality of pots 37. The chain 34 is attached so as to be movable along the outer periphery of the magazine support member 32. The plurality of pots 37 are attached to the chain 34, respectively. The pot 37 can hold the tool D. The pot 37 is formed in an arm shape and attached so as to be swingable in the front-rear direction.

マガジンモータ５５はマガジン支持部材３２の上部に取り付ける。マガジンモータ５５の駆動軸はマガジン支持部材３２の上面に直交する。マガジンモータ５５の駆動軸は正逆方向に夫々回転可能である。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸に取り付ける。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸と共に回転する。駆動ギヤ３５は工具マガジン３１のチェーン３４に噛合する。チェーン３４は駆動ギヤ３５の駆動によりマガジン支持部材３２の外周に沿って正逆何れかの方向に移動する。故にポット３７はチェーン３４と共にマガジン支持部材３２の外周に沿って移動する。工具マガジン３１の最下部に位置するポット３７の位置は工具交換位置である。工具交換位置は工具主軸８に最も近接する位置である。ＡＴＣ３０は次工具を現工具と交換する。次工具は工具交換位置にあるポット３７が保持する工具である。現工具は工具主軸８に装着する工具である。 The magazine motor 55 is attached to the upper part of the magazine support member 32. The drive shaft of the magazine motor 55 is orthogonal to the upper surface of the magazine support member 32. The drive shaft of the magazine motor 55 can rotate in the forward and reverse directions. The drive gear 35 is attached to the drive shaft of the magazine motor 55. The drive gear 35 rotates with the drive shaft of the magazine motor 55. The drive gear 35 meshes with the chain 34 of the tool magazine 31. The chain 34 is moved in either the forward or reverse direction along the outer periphery of the magazine support member 32 by driving the drive gear 35. Therefore, the pot 37 moves along with the chain 34 along the outer periphery of the magazine support member 32. The position of the pot 37 located at the lowermost part of the tool magazine 31 is a tool change position. The tool change position is the position closest to the tool spindle 8. The ATC 30 replaces the next tool with the current tool. The next tool is a tool held by the pot 37 at the tool change position. The current tool is a tool attached to the tool spindle 8.

図４を参照し、工作機械１の電気的構成を説明する。工作機械１は数値制御装置２０を備える。数値制御装置２０はＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発性記憶装置２４、入力部２５、入出力部２６等を備える。ＣＰＵ２１は工作機械１の動作を統括制御する。ＲＯＭ２２は、後述するメインプログラム、後述する二軸同期制御プログラム等の各種プログラムを記憶する。メインプログラムは後述するメイン処理（図１４参照）を実行する為のプログラムである。二軸同期制御プログラムは後述する二軸同期制御処理（図１５参照）を実行する為のプログラムである。ＲＡＭ２３は各種データを記憶する。不揮発性記憶装置２４はＮＣプログラム等を記憶する。ＮＣプログラムは複数のブロックで構成したものである。各ブロックは各種ＮＣコマンドを含む。ＮＣコマンドは制御指令である。 The electrical configuration of the machine tool 1 will be described with reference to FIG. The machine tool 1 includes a numerical control device 20. The numerical control device 20 includes a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, a nonvolatile storage device 24, an input unit 25, an input / output unit 26, and the like. The CPU 21 comprehensively controls the operation of the machine tool 1. The ROM 22 stores various programs such as a main program described later and a biaxial synchronization control program described later. The main program is a program for executing main processing (see FIG. 14) described later. The biaxial synchronization control program is a program for executing biaxial synchronization control processing (see FIG. 15) described later. The RAM 23 stores various data. The nonvolatile storage device 24 stores an NC program and the like. The NC program is composed of a plurality of blocks. Each block includes various NC commands. The NC command is a control command.

操作部３８、Ｚ軸原点センサ３９は入力部２５に接続する。操作部３８は例えば工作機械１を覆うカバー（図示略）に設ける。操作部３８は例えば作業者が工作機械１の動作について各種入力及び設定を行う機器である。Ｚ軸原点センサ３９は主軸ヘッド７のＺ軸方向の原点を検出する。駆動回路４１〜４９は入出力部２６に接続する。 The operation unit 38 and the Z-axis origin sensor 39 are connected to the input unit 25. The operation unit 38 is provided, for example, on a cover (not shown) that covers the machine tool 1. For example, the operation unit 38 is a device on which an operator performs various inputs and settings regarding the operation of the machine tool 1. The Z-axis origin sensor 39 detects the origin of the spindle head 7 in the Z-axis direction. The drive circuits 41 to 49 are connected to the input / output unit 26.

駆動回路４１はＸ軸モータ５１を駆動する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１と入出力部２６に接続する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４２はＹ軸モータ５２を駆動する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２と入出力部２６に接続する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４３はＺ軸モータ５３を駆動する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３と入出力部２６に接続する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。 The drive circuit 41 drives the X axis motor 51. The encoder 51A is connected to the X-axis motor 51 and the input / output unit 26. The encoder 51 A detects the rotation amount of the X-axis motor 51 and inputs the detection signal to the input / output unit 26. The drive circuit 42 drives the Y axis motor 52. The encoder 52 A is connected to the Y-axis motor 52 and the input / output unit 26. The encoder 52A detects the amount of rotation of the Y-axis motor 52 and inputs the detection signal to the input / output unit 26. The drive circuit 43 drives the Z-axis motor 53. The encoder 53A is connected to the Z-axis motor 53 and the input / output unit 26. The encoder 53 A detects the amount of rotation of the Z-axis motor 53 and inputs the detection signal to the input / output unit 26.

駆動回路４４は工具主軸モータ５４を駆動する。エンコーダ５４Ａは工具主軸モータ５４と入出力部２６に接続する。エンコーダ５４Ａは工具主軸モータ５４の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４５はマガジンモータ５５を駆動する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５と入出力部２６に接続する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４６はワーク主軸モータ５６を駆動する。エンコーダ５６Ａはワーク主軸モータ５６と入出力部２６に接続する。エンコーダ５６Ａはワーク主軸モータ５６の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。 The drive circuit 44 drives the tool spindle motor 54. The encoder 54 A is connected to the tool spindle motor 54 and the input / output unit 26. The encoder 54 A detects the amount of rotation of the tool spindle motor 54 and inputs the detection signal to the input / output unit 26. The drive circuit 45 drives the magazine motor 55. The encoder 55 A is connected to the magazine motor 55 and the input / output unit 26. The encoder 55 A detects the rotation amount of the magazine motor 55 and inputs the detection signal to the input / output unit 26. The drive circuit 46 drives the work spindle motor 56. The encoder 56 A is connected to the work spindle motor 56 and the input / output unit 26. The encoder 56 A detects the rotation amount of the work spindle motor 56 and inputs the detection signal to the input / output unit 26.

駆動回路４７はチルトモータ５７を駆動する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７と入出力部２６に接続する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４８はクランプ装置５８を駆動する。クランプ装置５８はテーブル８１の裏面側に設ける。クランプ装置５８はワーク主軸８２を固定保持する。駆動回路４９は表示部１１を駆動する。表示部１１は工作機械１を覆うスプラッシュカバー（図示略）に設ける。表示部１１は工作機械１の設定画面、操作画面等の各種画面を表示する。 The drive circuit 47 drives the tilt motor 57. The encoder 57 A is connected to the tilt motor 57 and the input / output unit 26. The encoder 57 A detects the amount of rotation of the tilt motor 57 and inputs the detection signal to the input / output unit 26. The drive circuit 48 drives the clamp device 58. The clamp device 58 is provided on the back side of the table 81. The clamp device 58 holds the work spindle 82 fixedly. The drive circuit 49 drives the display unit 11. The display unit 11 is provided on a splash cover (not shown) that covers the machine tool 1. The display unit 11 displays various screens such as a setting screen and an operation screen of the machine tool 1.

Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、工具主軸モータ５４、マガジンモータ５５、ワーク主軸モータ５６、チルトモータ５７は、サーボモータである。 The X-axis motor 51, the Y-axis motor 52, the Z-axis motor 53, the tool spindle motor 54, the magazine motor 55, the workpiece spindle motor 56, and the tilt motor 57 are servo motors.

図５〜図８を参照し、二軸同期加工の原理を説明する。二軸同期加工は、工具主軸８とワーク主軸８２を同期して回転しながらワークＷの加工表面（加工を施す面）に自由形状を施す加工方法である。図５に示すように、工具主軸８の軸線方向とワーク主軸８２の軸線方向は互いに平行である。ワーク主軸８２は上部の保持面に冶具でワークＷを保持し、工具主軸８は工具装着穴に工具Ｄを装着する。工具Ｄは下向きである。工具Ｄは側面に一枚のチップＢを備えるが、複数でもよい。工作機械１はワーク主軸８２と工具主軸８とを結ぶ仮想直線の方向をＸ軸方向に設定する。数値制御装置２０はワーク主軸８２に対して工具主軸８をＸ軸方向に移動可能に制御する。尚、数値制御装置２０は工具主軸８に対してワーク主軸８２をＸ軸方向に移動可能に制御してもよい。Ｘ軸方向は本発明の第一方向に相当する。チップＢは本発明の刃に相当する。 The principle of the biaxial synchronous machining will be described with reference to FIGS. The biaxial synchronous machining is a machining method for giving a free shape to the machining surface (surface to be machined) of the workpiece W while rotating the tool spindle 8 and the workpiece spindle 82 in synchronization. As shown in FIG. 5, the axial direction of the tool spindle 8 and the axial direction of the workpiece spindle 82 are parallel to each other. The workpiece spindle 82 holds the workpiece W with a jig on the upper holding surface, and the tool spindle 8 mounts the tool D in the tool mounting hole. Tool D is facing downward. Although the tool D includes one chip B on the side surface, a plurality of tools D may be provided. The machine tool 1 sets the direction of the imaginary straight line connecting the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 to the X-axis direction. The numerical controller 20 controls the work spindle 82 so that the tool spindle 8 can move in the X-axis direction. The numerical controller 20 may control the work spindle 82 to be movable in the X-axis direction with respect to the tool spindle 8. The X-axis direction corresponds to the first direction of the present invention. Tip B corresponds to the blade of the present invention.

二軸同期加工に用いるパラメータは、Ｔ：基準周期、Ｓｗ：ワーク主軸８２の回転数、Ｓｔ：工具主軸８の回転数、Ｒ：工具ＤのチップＢの数、Ｅ：回転数差、Ｑ：形状数、等である。形状数とは、ワークＷを仮想円周上で分割する分割数であり、分割して得られる夫々の形状部分の数である。分割する各形状は夫々互いに面対象形状である。仮想円とは、後述するが、ワーク主軸８２と工具主軸８を同期回転中に、チップＢのワークＷの加工表面に対する刃当たり位置が移動する円形状の軌跡である。回転数差Ｅについては後述する。 Parameters used for the biaxial synchronous machining are: T: reference cycle, Sw: rotation speed of the work spindle 82, St: rotation speed of the tool spindle 8, R: number of tips B of the tool D, E: difference in rotation speed, Q: The number of shapes, etc. The number of shapes is the number of divisions for dividing the work W on the virtual circumference, and is the number of each shape portion obtained by division. Each shape to be divided is a surface target shape. As will be described later, the virtual circle is a circular trajectory in which the position of the blade B against the machining surface of the workpiece W moves while the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 are synchronously rotated. The rotational speed difference E will be described later.

図５に示すように、工具ＤのチップＢの刃先はワークＷの加工表面に対して側方から当たる。チップＢの最初の刃当たり位置はＰ１である。数値制御装置２０は、ワーク主軸８２と工具主軸８を互いに逆方向に回転する。例えば、ワーク主軸８２と工具主軸８を、以下の（１）式が成り立つように夫々を同期して回転する。
Ｓｗ／Ｒ＝Ｓｔ／Ｑ・・・（１）
（１）式が成り立つ加工は通常のポリゴン加工であるので、ワークＷの加工形状は多角形状となってしまう。 As shown in FIG. 5, the cutting edge of the tip B of the tool D strikes the processed surface of the workpiece W from the side. The first blade contact position of chip B is P1. The numerical controller 20 rotates the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 in opposite directions. For example, the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 are rotated in synchronization with each other so that the following expression (1) is satisfied.
Sw / R = St / Q (1)
Since the processing that satisfies the formula (1) is normal polygon processing, the processing shape of the workpiece W becomes a polygonal shape.

そこで、ワーク主軸８２と工具主軸８を、以下の（２）式が成り立つように夫々を同期して回転する。
Ｓｗ／Ｒ＋Ｅ＝Ｓｔ／Ｑ・・・（２）
但し、回転数差Ｅは、（Ｓｗ／Ｒ）及び（Ｓｔ／Ｑ）よりも十分に小さい値である。回転数差Ｅによって、工具ＤのチップＢがワークＷの加工表面に当たる時間差が生じる。時間差は位相差Δθを生じる。位相差Δθは、以下の（３）式で求めることができる。
Δθ＝（２π×Ｅ）／Ｔ・・・（３） Therefore, the work spindle 82 and the tool spindle 8 are rotated in synchronization with each other so that the following expression (2) is satisfied.
Sw / R + E = St / Q (2)
However, the rotational speed difference E is a value sufficiently smaller than (Sw / R) and (St / Q). Due to the rotational speed difference E, a time difference in which the tip B of the tool D hits the processed surface of the workpiece W is generated. The time difference produces a phase difference Δθ. The phase difference Δθ can be obtained by the following equation (3).
Δθ = (2π × E) / T (3)

図６に示すように、位相差Δθにより、チップＢの刃当たり位置はＰ１からＰ２にずれる。ワーク主軸８２と工具主軸８の同期回転を継続すると、チップＢの刃当たり位置は、ワークＷの回転中心を中心とする仮想円周上を移動する。チップＢがワークＷ中心と工具Ｄ中心を結ぶ直線上を通過する周期は、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）である。チップＢがワークＷの同じ位置を加工する周期は、Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）である。数値制御装置２０はＴ／（Ｓｔ＊Ｒ）毎に工具ＤのＸ軸方向の位置を制御することにより、ワークＷの仮想円周上に微小な自由形状を形成する。尚、図６に示す刃当たり位置Ｐ１，Ｐ２は本発明の接点に相当し、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）は本発明の第一周期に相当し、Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）は本発明の第二周期に相当する。 As shown in FIG. 6, the blade contact position of the tip B is shifted from P1 to P2 due to the phase difference Δθ. When the synchronous rotation of the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 is continued, the edge contact position of the tip B moves on a virtual circumference centered on the rotation center of the workpiece W. The period in which the tip B passes on a straight line connecting the center of the workpiece W and the center of the tool D is T / (St * R). A cycle in which the chip B processes the same position of the workpiece W is T / (E * Q). The numerical controller 20 controls the position of the tool D in the X-axis direction every T / (St * R), thereby forming a fine free shape on the virtual circumference of the workpiece W. Note that the blade contact positions P1 and P2 shown in FIG. 6 correspond to the contacts of the present invention, T / (St * R) corresponds to the first period of the present invention, and T / (E * Q) represents the present invention. It corresponds to the second period.

ワーク主軸８２と工具主軸８を上記（２）式が成り立つように夫々を同期回転した場合、例えば、図７に示すように、工具Ｄの刃当たり位置は、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）毎に、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・と順次移動する。数値制御装置２０は、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）毎に、目標位置に到達するように、工具ＤをＸ軸方向に移動する。刃当たり位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・は仮想円の径方向に位置を変える。故に数値制御装置２０は、ワークＷの加工表面に自由形状Ｌを高精度に形成できる。自由形状Ｌは、例えば刃当たり位置Ｐ１〜Ｐ４において折れ曲がった折れ線である。 When the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 are rotated synchronously so that the above equation (2) is established, for example, as shown in FIG. 7, the contact position of the tool D is every T / (St * R). , P1, P2, P3, P4. The numerical controller 20 moves the tool D in the X-axis direction so as to reach the target position every T / (St * R). The blade contact positions P1, P2, P3, P4... Are changed in the radial direction of the virtual circle. Therefore, the numerical controller 20 can form the free shape L with high accuracy on the processed surface of the workpiece W. The free shape L is, for example, a bent line that is bent at the blade contact positions P1 to P4.

更に、数値制御装置２０は、Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）を基準時間とした速度を与えられて、工具ＤをＺ軸方向に移動する。刃当たり位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・・はＺ軸方向にも位置を変えるので、図８に示すように、ワークＷの加工表面において自由形状ＬをＺ軸方向にも高精度に表現できる。上記の二軸同期加工は、基準周期Ｔ、回転数差Ｅを変更した場合でも、ワーク主軸８２と工具主軸８を互いに同期することにより、ワークＷの加工形状を崩すことなく加工速度を変更できる。尚、Ｚ軸方向は本発明の第二方向に相当する。 Further, the numerical controller 20 is given a speed with T / (E * Q) as a reference time, and moves the tool D in the Z-axis direction. Since the positions of the blade contact positions P1, P2, P3, P4... Also change in the Z-axis direction, as shown in FIG. 8, the free form L can be expressed with high accuracy in the Z-axis direction on the processed surface of the workpiece W. it can. In the above-described biaxial synchronous machining, even when the reference period T and the rotation speed difference E are changed, the machining speed can be changed without breaking the machining shape of the workpiece W by synchronizing the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 with each other. . The Z-axis direction corresponds to the second direction of the present invention.

図９〜図１５を参照し、ＣＰＵ２１が制御する二軸同期加工を説明する。本実施形態は図９，図１０に示す楕円柱６０を二軸同期加工でワークＷに切削する場合を一例として説明する。楕円柱６０は、長半径ａ＝１０ｍｍ、短半径ｂ＝９．９ｍｍ、高さｈ＝１０ｍｍの円柱である。楕円柱６０を加工する為に、ＣＰＵ２１はＮＣプログラムＡ１（図１１参照）と形状プログラムＡ２（図１２参照）を用いる。ＮＣプログラムＡ１と形状プログラムＡ２は不揮発性記憶装置２４に記憶する。 With reference to FIGS. 9-15, the biaxial synchronous process which CPU21 controls is demonstrated. In the present embodiment, a case where the elliptic cylinder 60 shown in FIGS. 9 and 10 is cut into the workpiece W by biaxial synchronous machining will be described as an example. The elliptic cylinder 60 is a cylinder having a major radius a = 10 mm, a minor radius b = 9.9 mm, and a height h = 10 mm. In order to process the elliptic cylinder 60, the CPU 21 uses an NC program A1 (see FIG. 11) and a shape program A2 (see FIG. 12). The NC program A1 and the shape program A2 are stored in the nonvolatile storage device 24.

図１１に示すＮＣプログラムＡ１の一部は、楕円柱６０を二軸同期加工で切削するものである。このプログラムの「Ｘ」に続く数字は、図４のＸ軸モータ５１の絶対位置を指示するものであり、ワークＷに対し、工具主軸の軸線方向の位置を指示し、切削時の楕円の円周方向の半径と一致する。また、「Ｚ」に続く数字は、図４のＺ軸モータ５３の絶対位置を指示するものであり、ワークＷに対し、切削時の高さと一致する。「Ｃ」に続く数字は、図４のワーク主軸モータ５６の絶対位置を指示するものである。ワークＷの中心は、ワーク主軸モータの回転軸中心に設置されるため、ワークＷに対し、切削時の形状角度θと一致する。２行目の「Ｇ５１．９」は同期開始指令を表し、同一行に指示された、「Ｐ」は形状指令のプログラム番号、「Ｑ」は形状数、「Ｒ」はチップ数、「Ｓ」はワーク主軸８２の回転数、「Ｔ」は基準時間、「Ｅ」は回転数差、「Ｉ」はＴ／（Ｓｔ＊Ｒ）で補間する軸を指定する移動軸指令、「Ｊ」はＴ／（Ｅ＊Ｑ）で補間する軸を指定する移動軸指令を示す。尚、「Ｉ」、「Ｊ」の軸指定は二進数で、Ｘ軸＝ｂｉｔ０、Ｙ軸＝ｂｉｔ１、Ｚ軸＝ｂｉｔ２で夫々指定する。最終行の「Ｇ５０．９」は同期終了指令である。２行目の「Ｇ５１．９」から最終行の「Ｇ５０．９」までの間は、二軸同期加工を行う。その間の「Ｇ１」は直線補間指令、「Ｆ」はＺ軸方向の工具主軸８の送り速度、「Ｇ４」はドゥエル指令、「Ｇ４」と同一行の「Ｐ」はドゥエル時間である。尚、「Ｇ５１．９」から「Ｇ５０．９」までの間は、「Ｆ」で指令される速度や、「Ｇ０４Ｐ」で指令されるドゥエル指令の時間が毎分（／分）や毎回転（／ｒｅｖ）と違い、後述するように同期時間基準で指令される。 Part of the NC program A1 shown in FIG. 11 is for cutting the elliptic cylinder 60 by biaxial synchronous machining. The number following “X” in this program indicates the absolute position of the X-axis motor 51 in FIG. 4, indicates the position of the tool spindle in the axial direction with respect to the workpiece W, and an elliptical circle at the time of cutting It corresponds to the circumferential radius. The number following “Z” indicates the absolute position of the Z-axis motor 53 in FIG. 4 and corresponds to the height at the time of cutting with respect to the workpiece W. The number following “C” indicates the absolute position of the work spindle motor 56 in FIG. Since the center of the workpiece W is set at the center of the rotation axis of the workpiece spindle motor, the workpiece W coincides with the shape angle θ at the time of cutting. “G51.9” on the second line indicates a synchronization start command, and “P” is the shape command program number, “Q” is the number of shapes, “R” is the number of chips, and “S” is designated on the same line. Is the rotation speed of the work spindle 82, “T” is a reference time, “E” is a difference in rotation speed, “I” is a movement axis command for specifying an axis to be interpolated with T / (St * R), and “J” is T / (E * Q) indicates a movement axis command that specifies the axis to be interpolated. The axis designation of “I” and “J” is a binary number, and X axis = bit 0, Y axis = bit 1 and Z axis = bit 2 are designated. “G50.9” in the last line is a synchronization end command. Two-axis synchronous machining is performed between “G51.9” on the second line and “G50.9” on the last line. In the meantime, “G1” is a linear interpolation command, “F” is the feed speed of the tool spindle 8 in the Z-axis direction, “G4” is a dwell command, and “P” in the same row as “G4” is a dwell time. It should be noted that between “G51.9” and “G50.9”, the speed commanded by “F” and the time of the dwell command commanded by “G04P” are changed every minute (/ min) or every rotation ( Unlike / rev), it is commanded on the basis of a synchronous time as will be described later.

図１２に示す形状プログラムＡ２は、長半径ａ＝１０ｍｍ、短半径ｂ＝９．９ｍｍの楕円（図９参照）について、形状角度θ毎の工具主軸８のＸ軸方向の移動位置を夫々設定するサブプログラムである。「０１０００」はプログラム番号が１０００番であることを示す。例えば、「Ｃ０．０００」は形状角度θ＝０°、「Ｃ１０．０００」は形状角度θ＝１０°、「Ｃ９０．０００」は形状角度θ＝９０°であることを示す。「Ｍ９９」はサブプログラム終了コードである。図１３は、形状プログラムＡ２が規定する形状角度θとＸ軸方向の移動位置との関係を示したグラフである。形状角度θ＝０°、１８０°、３６０°でＸ軸方向の移動位置は１０、θ＝９０°、２７０°でＸ軸方向の移動位置は９．９である。故に数値制御装置２０は、形状プログラムＡ２に従い、工具主軸８を移動すれば、長半径ａ＝１０ｍｍ、短半径ｂ＝９．９ｍｍの楕円をワークＷの加工表面に描くことができる。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムＡ１を後述するメイン処理で実行し、更に形状プログラムＡ２を参照し、後述する二軸同期制御処理を実行することにより、ワークＷに楕円柱６０を加工できる。 The shape program A2 shown in FIG. 12 sets the movement position in the X-axis direction of the tool spindle 8 for each shape angle θ for an ellipse (see FIG. 9) having a major radius a = 10 mm and a minor radius b = 9.9 mm. It is a subprogram. “01000” indicates that the program number is 1000. For example, “C0.000” indicates the shape angle θ = 0 °, “C10.000” indicates the shape angle θ = 10 °, and “C90.000” indicates the shape angle θ = 90 °. “M99” is a subprogram end code. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the shape angle θ defined by the shape program A2 and the movement position in the X-axis direction. When the shape angle θ = 0 °, 180 °, 360 °, the movement position in the X-axis direction is 10, and when θ = 90 °, 270 °, the movement position in the X-axis direction is 9.9. Therefore, the numerical controller 20 can draw an ellipse having a major radius a = 10 mm and a minor radius b = 9.9 mm on the machining surface of the workpiece W by moving the tool spindle 8 according to the shape program A2. The CPU 21 can process the elliptical column 60 on the workpiece W by executing the NC program A1 in a main process described later, and referring to the shape program A2 and executing a biaxial synchronization control process described later.

図１４を参照し、ＣＰＵ２１が実行するメイン処理を説明する。作業者が工作機械１を起動し、操作部３８においてＮＣプログラムＡ１を選択すると、ＣＰＵ２１は不揮発性記憶装置２４からＮＣプログラムＡ１を読み出す。作業者が操作部３８の実行ボタン（図示略）を押下すると、ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２からメインプログラムを起動し、ＮＣプログラムＡ１について本処理を実行する。 A main process executed by the CPU 21 will be described with reference to FIG. When the operator activates the machine tool 1 and selects the NC program A1 on the operation unit 38, the CPU 21 reads the NC program A1 from the nonvolatile storage device 24. When the operator presses an execution button (not shown) of the operation unit 38, the CPU 21 activates the main program from the ROM 22 and executes this process for the NC program A1.

先ず、ＣＰＵ２１はＮＣプログラムＡ１を１ブロック解釈する（Ｓ１）。ＣＰＵ２１は解釈した指令がエンド指令か否か判断する（Ｓ２）。解釈した指令がエンド指令でない場合（Ｓ２：ＮＯ）、解釈したブロックの制御指令に従って動作を実行する（Ｓ３）。 First, the CPU 21 interprets one block of the NC program A1 (S1). The CPU 21 determines whether or not the interpreted command is an end command (S2). When the interpreted command is not an end command (S2: NO), the operation is executed according to the interpreted block control command (S3).

例えば、ＮＣプログラムＡ１の１行目は「Ｇ０Ｘ１０．０００Ｚ０．０００Ｃ０．０００Ｍ１９」であり、「工具主軸８を（Ｘ，Ｚ）＝（１０，０）に位置決めし、ワーク主軸８２を（Ｃ）＝（０）に位置決めし、工具主軸８の向きをオリエント、つまり、チップＢの位置方向をオリエント方向にリセットせよ」という旨の指令である。ＣＰＵ２１は指令に従って動作を実行する（Ｓ３）。 For example, the first line of the NC program A1 is “G0 X10.000 Z0.000 C0.000 M19”, and “the tool spindle 8 is positioned at (X, Z) = (10,0) and the workpiece spindle 82 is moved. (C) = (0), and the direction of the tool spindle 8 is oriented, that is, the position direction of the tip B is reset to the orientation direction ”. CPU21 performs operation | movement according to a command (S3).

ＣＰＵ２１は、Ｓ１に戻り、２行目を解釈する。２行目は「Ｇ５１．９Ｐ１０００Ｑ２Ｒ１Ｓ１０００Ｔ６０Ｅ１Ｉ１Ｊ４」であり、「プログラム番号１０００番の形状プログラムＡ２を読み出し、形状数Ｑを２、チップ数Ｒを１、ワーク主軸８２の回転数Ｓを１０００回転、基準周期Ｔを６０秒、回転数差Ｅを１、Ｔ／（Ｓｔ＊Ｒ）周期で補間する軸をＸ軸、Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）周期で補間する軸をＺ軸に指定し、同期を開始せよ。」という旨の指令である。ＣＰＵ２１は指令に従い、各種パラメータ設定後、ワーク主軸８２と工具主軸８の同期を開始する（Ｓ３）。同期を開始すると、ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２から二軸同期制御プログラムを読み出し、後述する二軸同期制御処理（図１５参照）を開始する。尚、二軸同期制御処理の実行により、ＣＰＵ２１は、１ミリ秒毎に、後述する補間位置ΔＳｗ、補間位置ΔＳｔ、形状角度Δθ、形状角度θ、移動量ΔＺ等を求め、ワーク主軸８２と工具主軸８の各動作を制御する。 The CPU 21 returns to S1 and interprets the second line. The second line is “G51.9 P1000 Q2 R1 S1000 T60 E1 I1 J4”. “Reads the shape program A2 of program number 1000, the shape number Q is 2, the chip number R is 1, and the rotation speed of the work spindle 82. S for 1000 revolutions, reference period T for 60 seconds, rotational speed difference E for 1, axis interpolated at T / (St * R) period X-axis, axis for interpolation at T / (E * Q) period Z-axis To start synchronization ". The CPU 21 starts to synchronize the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 after setting various parameters according to the command (S3). When the synchronization is started, the CPU 21 reads a biaxial synchronization control program from the ROM 22 and starts a biaxial synchronization control process (see FIG. 15) described later. By executing the biaxial synchronization control process, the CPU 21 obtains an interpolation position ΔSw, an interpolation position ΔSt, a shape angle Δθ, a shape angle θ, a movement amount ΔZ, etc., which will be described later, every 1 millisecond. Each operation of the main shaft 8 is controlled.

ＣＰＵ２１は、Ｓ１に戻り、３行目を解釈する。３行目は「Ｇ１Ｚ１０．０００Ｆ５」であり、「工具主軸８をＺ軸方向において０から１０ｍｍの位置に移動するまで、毎Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）時間あたり５ｍｍの移動速度で移動せよ。」という旨の指令である。ＣＰＵ２１は指令に従い、工具主軸８のＸ軸方向の移動位置を制御し、且つＺ軸方向に毎Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）時間当たり５ｍｍの移動速度で工具主軸８を移動する（Ｓ３）。後述するが、ＣＰＵ２１はＦ５の速度指令を後述する二軸同期制御処理にも反映する。図１０に示すように、ワークＷに楕円柱６０が徐々に形成される。 The CPU 21 returns to S1 and interprets the third line. The third line is “G1 Z10.000 F5”. “Move at a moving speed of 5 mm per T / (E * Q) time until the tool spindle 8 moves from 0 to 10 mm in the Z-axis direction. Is a command to that effect. In accordance with the command, the CPU 21 controls the movement position of the tool spindle 8 in the X-axis direction, and moves the tool spindle 8 at a movement speed of 5 mm per T / (E * Q) time in the Z-axis direction (S3). As will be described later, the CPU 21 also reflects the F5 speed command in the two-axis synchronous control process described later. As shown in FIG. 10, the elliptic cylinder 60 is gradually formed on the workpiece W.

ＣＰＵ２１は、Ｓ１に戻り、４行目を解釈する。４行目は「Ｇ４Ｐ２」であり、ドゥエル指令であるので、「Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）の２倍の時間移動を停止しなさい。」という旨の指令である。ＣＰＵ２１は指令に従い、動作を実行する（Ｓ３）ことにより、ワークＷに形状を最後まで加工できる。 The CPU 21 returns to S1 and interprets the fourth line. The fourth line is “G4 P2,” which is a dwell command, and is a command to the effect that “stop the movement twice as long as T / (E * Q)”. The CPU 21 can process the shape of the workpiece W to the end by executing the operation according to the command (S3).

ＣＰＵ２１は、Ｓ１に戻り、５行目を解釈する。５行目は「Ｇ１Ｚ０．０００Ｆ５」であり、「工具主軸８をＺ軸方向に１０ｍｍから０の位置に移動するまで、毎Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）時間当たり５ｍｍの速度で移動せよ。」という旨の指令である。ＣＰＵ２１は指令に従って動作を実行する（Ｓ３）ことにより、加工済みであるワークＷから工具主軸８を引き抜いて最初の位置に戻すことができる。 The CPU 21 returns to S1 and interprets the fifth line. The fifth line is “G1 Z0.000 F5”. “Move at a speed of 5 mm per T / (E * Q) time until the tool spindle 8 moves from 10 mm to 0 in the Z-axis direction. Is a command to that effect. The CPU 21 executes the operation according to the command (S3), whereby the tool spindle 8 can be pulled out from the machined workpiece W and returned to the initial position.

ＣＰＵ２１は、Ｓ１に戻り、６行目を解釈する。６行目は「Ｇ５０．９」であり、同期終了の指令である。ＣＰＵ２１は同期を終了し、ワーク主軸８２と工具主軸８の動作を停止する。ＣＰＵ２１は解釈した指令がエンド指令か否か判断する（Ｓ２）。解釈した指令がエンド指令である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、本処理を終了する。 The CPU 21 returns to S1 and interprets the sixth line. The sixth line is “G50.9”, which is a command to end synchronization. CPU21 complete | finishes a synchronization and stops operation | movement of the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8. FIG. The CPU 21 determines whether or not the interpreted command is an end command (S2). If the interpreted command is an end command (S2: YES), this process is terminated.

図１５を参照し、二軸同期制御処理を説明する。先ず、ＣＰＵ２１はＳ指令からワーク主軸８２の補間位置ΔＳｗを算出する（Ｓ１１）。補間位置ΔＳｗは１ミリ秒間あたりのワーク主軸８２の回転量であり、以下の（４）式で算出する。尚、ｔｉｃはｔｉｃｋの略であり、ＣＰＵ２１の内部処理上の時間の最少単位である。本実施形態のｔｉｃは１ミリ秒である。
ΔＳｗ＝Ｓｗ／Ｔ＊ｔｉｃ・・・（４） The biaxial synchronization control process will be described with reference to FIG. First, the CPU 21 calculates the interpolation position ΔSw of the work spindle 82 from the S command (S11). The interpolation position ΔSw is the amount of rotation of the work spindle 82 per millisecond, and is calculated by the following equation (4). Note that tic is an abbreviation for tick and is the minimum unit of time in the internal processing of the CPU 21. The tic in this embodiment is 1 millisecond.
ΔSw = Sw / T * tic (4)

ＣＰＵ２１は、Ｓ１１で算出した補間位置ΔＳｗに基づき、工具主軸８の補間位置ΔＳｔを算出する（Ｓ１２）。補間位置ΔＳｔは１ミリ秒間あたりの工具主軸８の回転量であり、以下の（５）式で算出する。
ΔＳｔ＝（ΔＳｗ＊Ｑ＋Ｅ）／（Ｒ＊Ｔ）＊ｔｉｃ・・・（５） The CPU 21 calculates the interpolation position ΔSt of the tool spindle 8 based on the interpolation position ΔSw calculated in S11 (S12). The interpolation position ΔSt is the amount of rotation of the tool spindle 8 per millisecond and is calculated by the following equation (5).
ΔSt = (ΔSw * Q + E) / (R * T) * tic (5)

ＣＰＵ２１は、Ｓ１１で算出した補間位置ΔＳｗに基づき、形状角度Δθを算出する（Ｓ１３）。形状角度Δθは１ミリ秒間あたりの刃当たり位置の位相差であり、以下の（６）式で算出する。
Δθ＝３６０＊Ｅ／Ｔ＊ｔｉｃ・・・（６） The CPU 21 calculates the shape angle Δθ based on the interpolation position ΔSw calculated in S11 (S13). The shape angle Δθ is a phase difference of the position per blade per millisecond, and is calculated by the following equation (6).
Δθ = 360 * E / T * tic (6)

ＣＰＵ２１は、Ｓ１３で算出した形状角度ΔθをＲＡＭ２３に記憶する形状角度θに加算し、形状角度θを更新する（Ｓ１４）。形状角度θは同期開始から現在までの位相差となる。ＣＰＵ２１は、形状プログラムＡ２を不揮発性記憶装置２４から読み出し、形状角度θに対応する工具主軸８のＸ軸方向の移動位置を求める（Ｓ１５）。 The CPU 21 adds the shape angle Δθ calculated in S13 to the shape angle θ stored in the RAM 23, and updates the shape angle θ (S14). The shape angle θ is a phase difference from the start of synchronization to the present. The CPU 21 reads the shape program A2 from the nonvolatile storage device 24, and obtains the movement position in the X-axis direction of the tool spindle 8 corresponding to the shape angle θ (S15).

ＣＰＵ２１はＳ１１で算出した補間位置ΔＳｗとＦの速度指令に基づき、工具主軸８の移動量ΔＺを求める（Ｓ１６）。移動量ΔＺは１秒間あたりの工具主軸８のＺ軸方向の移動量である。本実施形態では、ＣＰＵ２１がメイン処理においてＮＣプログラムＡ１の３行目の解釈で得ることができる。移動量ΔＺは、以下の（７）式で算出する。
ΔＺ＝Ｆ＊Ｑ＊Ｅ／Ｔ＊ｔｉｃ・・・（７） The CPU 21 obtains the movement amount ΔZ of the tool spindle 8 based on the interpolation position ΔSw calculated in S11 and the speed command of F (S16). The movement amount ΔZ is the movement amount of the tool spindle 8 in the Z-axis direction per second. In the present embodiment, the CPU 21 can obtain it by interpretation of the third line of the NC program A1 in the main process. The movement amount ΔZ is calculated by the following equation (7).
ΔZ = F * Q * E / T * tic (7)

ＣＰＵ２１は、上記Ｓ１１〜Ｓ１６の処理を実行することにより、補間位置ΔＳｗ、補間位置ΔＳｔ、形状角度Δθ、形状角度θ、工具主軸８のＸ軸方向の移動位置、移動量ΔＺを夫々求めることができる。ＣＰＵ２１は、これらパラメータに基づき、ワーク主軸８２と工具主軸８の各動作を制御し、ワークＷに楕円柱６０を形成できる。 The CPU 21 obtains the interpolation position ΔSw, the interpolation position ΔSt, the shape angle Δθ, the shape angle θ, the movement position of the tool spindle 8 in the X-axis direction, and the movement amount ΔZ by executing the processes of S11 to S16. it can. Based on these parameters, the CPU 21 can control the operations of the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 to form the elliptic cylinder 60 on the workpiece W.

ＣＰＵ２１は加工終了か否か判断する（Ｓ１７）。加工終了か否かはワーク主軸８２と工具主軸８が目標位置に到達したか否かで判断する。目標位置へ到達していない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ２１はＳ１１に戻って、引き続き、上記パラメータを求め、ワーク主軸８２と工具主軸８の各動作を制御する。目標位置へ到達して、同期加工が終了した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、本処理を終了する。上記のように、二軸同期加工では、ワーク主軸８２と工具主軸８の回転数差によって生じる位相差を利用し、ワークＷの仮想円周上を第一周期毎にずれる工具ＤのチップＢの刃当たり位置を制御する。回転数差によって第一周期毎に生じる位相差は正確である。故に数値制御装置２０はワークＷの加工表面に自由形状を高精度に形成できる。 The CPU 21 determines whether or not the processing is finished (S17). Whether or not the machining is finished is determined by whether or not the work spindle 82 and the tool spindle 8 have reached the target positions. When the target position has not been reached (S17: NO), the CPU 21 returns to S11, and continuously obtains the above parameters and controls each operation of the work spindle 82 and the tool spindle 8. When the target position is reached and the synchronous machining is finished (S17: YES), this process is finished. As described above, in the biaxial synchronous machining, the phase difference caused by the rotational speed difference between the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 is used, and the tip B of the tool D that shifts on the virtual circumference of the workpiece W every first period is used. Controls the blade contact position. The phase difference generated every first period due to the rotational speed difference is accurate. Therefore, the numerical controller 20 can form a free shape with high accuracy on the processed surface of the workpiece W.

以上説明したように、本実施形態の数値制御装置２０は工作機械１を制御し、ワーク主軸８２と工具主軸８を同期して回転させる二軸同期加工が可能である。二軸同期加工では、基準周期Ｔに対し、工具主軸８を第一回転数、ワーク主軸８２を第二回転数で夫々回転し互いに同期させる。第二回転数は、第一回転数よりも小さい回転数差Ｅを第一回転数に加算した数である。ワーク主軸８２と工具主軸８とを結ぶ仮想直線の方向はＸ軸方向とする。回転数差Ｅによって基準周期Ｔに基づく第一周期毎にワークＷの加工表面にて仮想円周上に位相差を生じる。位相差に基づき、仮想円周上にて工具ＤのチップＢとワークＷの加工表面との刃当たり位置は第一周期毎に周方向へずれる。数値制御装置２０は刃当たり位置のＸ軸方向における位置を第一周期毎に制御する。回転数差Ｅによって第一周期毎に生じる位相差は正確である。故に数値制御装置２０は二軸同時加工により、ワークＷの加工表面に自由形状を高精度に加工できる。 As described above, the numerical control device 20 of the present embodiment controls the machine tool 1 and can perform two-axis synchronous machining in which the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 are rotated in synchronization. In the biaxial synchronous machining, the tool spindle 8 and the workpiece spindle 82 are rotated at the first rotation speed and the second rotation speed with respect to the reference period T, respectively, and are synchronized with each other. The second rotational speed is a number obtained by adding a rotational speed difference E smaller than the first rotational speed to the first rotational speed. The direction of the imaginary straight line connecting the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8 is the X-axis direction. Due to the rotational speed difference E, a phase difference is generated on the virtual circumference on the processed surface of the workpiece W for each first period based on the reference period T. Based on the phase difference, the contact position between the tip B of the tool D and the machining surface of the workpiece W on the virtual circumference is shifted in the circumferential direction every first period. The numerical controller 20 controls the position of the blade contact position in the X-axis direction for each first period. The phase difference generated every first period due to the rotational speed difference E is accurate. Therefore, the numerical controller 20 can machine a free shape with high accuracy on the machining surface of the workpiece W by two-axis simultaneous machining.

また本実施形態では更に、数値制御装置２０は刃当たり位置のＸ軸方向における位置を第一周期毎に制御し、且つ刃当たり位置のＺ軸方向における位置を基準周期Ｔに基づく第二周期毎に制御する。故に数値制御装置２０は、二軸同時加工により、ワークＷに対し自由形状を立体的に高精度に施すことができる。 In this embodiment, the numerical controller 20 further controls the position of the blade contact position in the X-axis direction for each first cycle, and the position of the blade contact position in the Z-axis direction for each second cycle based on the reference cycle T. To control. Therefore, the numerical control device 20 can give a free shape to the workpiece W three-dimensionally with high accuracy by simultaneous biaxial machining.

なお本発明は上記実施形態に限らず、様々な変形が可能である。上記実施形態では、図１１に示すＮＣプログラムＡ１をメイン処理で実行することにより、ワークＷの加工表面に楕円柱６０を加工したが、例えば、図１６に示すＮＣプログラムＡ３をメイン処理で実行することにより、ワークＷの加工表面に楕円柱６０を加工することもできる。ＮＣプログラムＡ３は楕円指令を用いるので、ＮＣプログラムＡ１に比べてブロック数が少ない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In the above embodiment, the elliptical column 60 is machined on the machining surface of the workpiece W by executing the NC program A1 shown in FIG. 11 in the main process. For example, the NC program A3 shown in FIG. 16 is executed in the main process. Thus, the elliptic cylinder 60 can be machined on the machining surface of the workpiece W. Since NC program A3 uses an elliptical command, the number of blocks is smaller than that of NC program A1.

ＮＣプログラムＡ３の１、３、５行目は、ＮＣプログラムＡ１の１、４、６行目と同じ制御指令である。ＮＣプログラムＡ３の２、４行目について、Ｇ５１．８は楕円指令、Ｕは楕円の長半径、Ｖは楕円の短半径、Ｗは形状角度、Ｒはチップ数、Ｓはワーク主軸８２の回転数、Ｔは基準周期、Ｅは回転数差、ＦはＺ軸方向の移動速度である。ＮＣプログラムＡ３の２行目は「チップ数Ｒを１、ワーク主軸８２の回転数Ｓｗを１０００回転、基準周期Ｔを６０秒、回転数差Ｅを１とし、Ｕ＝１０ｍｍ、Ｖ＝９．９ｍｍの楕円に沿って工具主軸８を移動しながら、工具主軸８をＺ軸方向に０から１０ｍｍの位置に移動するまで毎Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）時間当たり５ｍｍの速度で移動せよ。」という旨の指令である。ＮＣプログラムＡ３の４行目は「チップ数Ｒを１、ワーク主軸８２の回転数Ｓｗを１０００回転、基準周期Ｔを６０秒、回転数差Ｅを１とし、Ｕ＝１０ｍｍ、Ｖ＝９．９ｍｍの楕円に沿って工具主軸８を移動しながら、工具主軸８をＺ軸方向に１０ｍｍの位置から０の位置に移動するまで毎Ｔ／（Ｅ＊Ｑ）時間当たり５ｍｍの速度で移動せよ。」という旨の指令である。 The first, third, and fifth lines of the NC program A3 are the same control commands as the first, fourth, and sixth lines of the NC program A1. For the 2nd and 4th lines of NC program A3, G51.8 is the ellipse command, U is the major radius of the ellipse, V is the minor radius of the ellipse, W is the shape angle, R is the number of chips, and S is the rotational speed of the workpiece spindle 82. , T is a reference period, E is a rotational speed difference, and F is a moving speed in the Z-axis direction. The second line of the NC program A3 indicates that “the number of chips R is 1, the rotational speed Sw of the work spindle 82 is 1000, the reference period T is 60 seconds, the rotational speed difference E is 1, U = 10 mm, V = 9.9 mm. "Move the tool spindle 8 along the ellipse, and move it at a speed of 5 mm per T / (E * Q) time until the tool spindle 8 moves from 0 to 10 mm in the Z-axis direction." This is a command. The fourth line of the NC program A3 is “the number of chips R is 1, the rotational speed Sw of the work spindle 82 is 1000, the reference period T is 60 seconds, the rotational speed difference E is 1, U = 10 mm, V = 9.9 mm. While moving the tool spindle 8 along the ellipse, move the tool spindle 8 at a speed of 5 mm per T / (E * Q) time until the tool spindle 8 is moved from the 10 mm position to the 0 position in the Z-axis direction. It is a directive to that effect.

上記変形例の場合、図１５に示す二軸同期制御処理のＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５の処理の代わりに、以下の（８）式を用いることにより、Ｘ軸方向の移動位置を簡単に求めることができる。
Ｘ＝Ｓｑｒｔ（Ｕ^２＊ｃｏｓ（θ）^２＋Ｖ^２＊ｓｉｎ（θ）^２）・・・（８） In the case of the above modification, the movement position in the X-axis direction can be easily obtained by using the following equation (8) instead of the processing of S13, S14, and S15 of the biaxial synchronization control processing shown in FIG. it can.
X = Sqrt (U ² * cos (θ) ² + V ² * sin (θ) ² ) (8)

また、本発明は上記変形例の他にも、種々の変更が可能である。上記実施形態では、ワーク主軸８２を第一回転数で回転し、工具主軸８を第二主軸で同期して回転したが、この逆であってもよい。即ち、上記（２）式について、Ｓｔ／Ｑ＋Ｅ＝Ｓｗ／Ｒとすることも可能である。この場合、ワーク主軸８２と工具主軸８の関係を逆にして上記各処理を行えばよい。 Further, the present invention can be variously modified in addition to the above modified examples. In the above embodiment, the work spindle 82 is rotated at the first rotation speed and the tool spindle 8 is rotated in synchronization with the second spindle, but the reverse may be possible. That is, it is also possible to set St / Q + E = Sw / R for the above equation (2). In this case, the above processes may be performed by reversing the relationship between the workpiece spindle 82 and the tool spindle 8.

また、上記実施形態は、ワーク主軸８２に対して工具主軸８をＸ軸方向に移動したが、ワーク主軸８２を工具主軸８に対してＸ軸方向に移動してもよい。 In the above embodiment, the tool spindle 8 is moved in the X-axis direction with respect to the workpiece spindle 82, but the workpiece spindle 82 may be moved in the X-axis direction with respect to the tool spindle 8.

１工作機械
８工具主軸
２０数値制御装置
２１ＣＰＵ
８２ワーク主軸
Ｂチップ
Ｅ回転数差
Ｔ工具
Ｗワーク 1 Machine Tool 8 Tool Spindle 20 Numerical Control Device 21 CPU
82 Workpiece spindle B Tip E Speed difference T Tool W Workpiece

Claims

Numerical control for controlling a machine tool including a work spindle that rotates while holding a work, and a tool spindle that is arranged in parallel to the axial direction of the work spindle and rotates with a tool blade in contact with the work surface. In the device
First spindle rotation control means for rotating the workpiece spindle or the tool spindle at a first rotation speed with respect to a reference period;
Second spindle rotation control means for rotating the tool spindle or the workpiece spindle with respect to the reference period at a second rotation speed obtained by further adding a rotation speed difference smaller than the first rotation speed to the first rotation speed; ,
When the direction of a virtual straight line connecting the workpiece spindle and the tool spindle is the first direction, a phase difference that occurs on the same circumference on the workpiece surface for each first cycle based on the reference cycle due to the rotation speed difference The contact position control means for controlling the position in the first direction of the contact point between the blade and the workpiece surface shifted in the circumferential direction for each first period on the same circumference, for each first period; equipped with a,
The numerical controller according to claim 1, wherein the first period is T / (St * R) where T is the reference period, St is the first rotation speed, and R is the number of blades of the tool .

The contact position control means includes
Based on the phase difference, the position of the contact in the first direction is controlled for each first period, and the position of the contact in a second direction parallel to the work spindle and the tool spindle is the reference period. The numerical control device according to claim 1, wherein the control is performed every second period based on the above.