JP6912506B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、揺動加工を行う工作機械の制御装置に関する。

工作機械の工具によりワークを加工する際に切屑が連続して発生すると、切屑が工具に絡まる場合がある。このような場合には、切屑を工具から除去するために工作機械を停止させる必要があり、時間がかかって生産効率が低下する。さらに、切屑によって、ワークが損傷する可能性があり、ワークの品質が低下する場合がある。

この点に関し、例えば加工方向に工具とワークとを相対的に揺動させることにより（揺動動作）、切屑を細分化する揺動加工が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。揺動加工（揺動動作）を行う工作機械の制御装置は、加工方向に工具またはワークを送る送り軸のサーボモータに対して正弦波状（または余弦波状）の送り指令を与えることにより、加工方向に工具とワークとを相対的に揺動させる。

特開２０１７−５６５１５号公報 国際公開第２０１７／０５１７４５号

このような揺動動作では、例えば位置指令に正弦波状（または余弦波状）の揺動指令を重畳するため、加速度の変化が生じ、その結果、工作機械への負担が増加する。この点に関し、揺動動作において、揺動の回数を減らすことが考えられる。

加工プログラム指令による揺動動作の有効／無効の設定は、加工プログラムのブロック単位で設定される。例えば、加工プログラムが加工ブロック（例えば、切削加工ブロック）および非加工ブロック（例えば、早送りブロック）を含む場合、加工ブロックにおいて揺動動作が有効に設定され、非加工ブロックにおいて揺動動作が無効に設定される。すなわち、加工ブロックの途中で揺動動作の有効／無効（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替えることはできない。

そこで、工作機械の制御装置において、加工プログラムの加工ブロック中に揺動動作の有効／無効を切り替え、揺動の回数を減らすことが望まれている。

本開示に係る工作機械の制御装置は、加工により生じる切屑を細分化するために、ワークと工具とを相対的に揺動させながら前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる位置指令を作成する位置指令作成部と、前記ワークの加工を行う加工プログラムを解析し、前記加工プログラムの加工ブロックにおいて、前記ワークと前記工具とを相対的に揺動させる揺動動作を行うか否かを判定する揺動動作実行判定部と、前記揺動動作実行判定部によって前記揺動動作を行うと判定された場合に、前記加工プログラムの加工ブロックにおいて、前記工作機械の状態に基づいて前記揺動動作を有効にするか無効にするかを判定することによって、前記揺動動作を断続的に行うか否かを判定する揺動動作断続実行判定部と、前記揺動動作断続実行判定部によって前記揺動動作を有効にすると判定された場合に、前記ワークと前記工具とを相対的に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令作成部と、前記位置指令と前記揺動指令とを加算する加算器と、を備える。

本開示によれば、工作機械の制御装置において、加工プログラムの加工ブロック中に揺動動作の有効／無効を切り替えることができ、揺動の回数を減らすことができる。

本実施形態に係る工作機械の制御装置を備えた加工システムの構成を概略的に示す図である。 本実施形態に係る工作機械の制御装置の構成を示す図である。 揺動動作における送り量と回転角度との関係を示す図である。 従来の穴あけ加工を説明するための図である。 従来の穴あけ加工のサイクルタイムを示す図である。 本実施形態に係る工作機械の制御装置による穴あけ加工（断続的な揺動動作あり）を説明するための図である。 本実施形態に係る工作機械の制御装置による穴あけ加工（断続的な揺動動作あり）のサイクルタイムを示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る工作機械の制御装置を備えた加工システムの構成を概略的に示す図であり、図２は、第１実施形態に係る工作機械の制御装置の構成を示す図である。なお、図１には、図２に示す工作機械の制御装置の主要部のみを示す。図１に示す加工システム１は、工作機械１０と、工作機械１０を制御する制御装置２０とを備える。

工作機械１０は工具１１を有する。工具１１は、例えば円筒形、円柱形、円錐形、または円錐台形などを有するワークＷを旋削加工する。図１の例では、工具１１は、ワークＷの外周面を旋削加工する。図１の例では、ワークＷの回転軸となる該ワークの中心軸線をＺ軸、Ｚ軸に対して垂直な軸線をＸ軸としている。

工作機械１０は、Ｚ軸に沿う方向の形状が直線状に限られず、円弧状であるワークの加工も可能である。また、工作機械１０は、ワークの外周面に限られず、円筒形のようなワークの内周面の加工も可能である。また、工作機械１０は、旋削加工に限られず、切削、研削又は研磨など加工も可能である。

工作機械１０は、主軸Ｍ０と、主軸Ｍ０と協調動作する２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２とを有する。主軸Ｍ０はスピンドルモータを含み、送り軸Ｍ１、Ｍ２はサーボモータを含む。主軸Ｍ０および送り軸Ｍ１、Ｍ２は、制御装置２０によって制御される。

主軸Ｍ０は、ワークＷを該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転させる。送り軸Ｍ１は、Ｚ軸方向（第一方向）に工具１１を送ることとＺ軸方向に工具１１を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。送り軸Ｍ２は、Ｘ軸方向（第二方向）に工具１１を送ることとＸ方向に工具１１を往復運動、すなわち揺動させることの両方を行うことができる。

円柱形または円筒形のワークを旋削加工する場合、ワークＷを該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、工具１１はワークの外周面の母線に沿うＺ軸方向（この場合の加工方向）のみに送られる。

一方、円錐形または円錐台形、或いは円弧形のワークのように外径がＺ軸方向において異なるワークを旋削加工する場合、ワークＷが該ワークの中心軸線（Ｚ軸）まわりに回転するとともに、工具１１はワークの外周面の母線に沿う斜方向（Ｚ軸方向およびＸ軸方向の合成方向）（この場合の加工方向）に送られる。この場合、工具１１をワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送るために、少なくとも２つの送り軸Ｍ１、Ｍ２が必要とされる。送り軸Ｍ１と送り軸Ｍ２の両方を制御することにより、工具１１はワークＷの外周面の母線に沿って斜め方向に送られる。

制御装置２０は、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read only memory)やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ、ＣＰＵ（control processing unit）、および通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成されている。さらに、制御装置２０は、位置指令作成部２２、揺動指令作成部２３、制御部２６（加算器２６ａを含む）、および記憶部２９を備え、それら各部の機能もしくは動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、および該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成されうる。

記憶部２９には、ワークＷの加工条件などが記憶されている。ワークＷの加工条件には、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷおよび工具１１の相対的な回転速度、工具１１およびワークＷの相対的な送り速度、および、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令などが含まれる。

制御装置２０にはＣＮＣ(Computer Numerical Controller)、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の上位コンピュータ（不図示）が接続されており、前述した回転速度や送り速度などは上位コンピュータから記憶部２９に入力されてもよい。また、記憶部２９または位置指令作成部２２は制御装置２０内ではなく、上記の上位コンピュータに備えられていてもよい。

また、記憶部２９は工作機械１０に実行させる加工プログラムを記憶しており、制御装置２０内のＣＰＵ（不図示）が、その加工プログラムから前述の回転速度および送り速度を加工条件として読みだして位置指令作成部２２、揺動指令作成部２３または制御部２６に出力するようになっていてもよい。

位置指令作成部２２は、ワークＷと工具１１とを相対的に移動させる位置指令を作成する。具体的には、位置指令作成部２２は、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷおよび工具１１の相対的な回転速度ならびに工具１１およびワークＷの相対的な送り速度に基づいて、送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令（移動指令）を作成する機能を有している。この位置指令は、工具１１およびワークＷをワークＷの外周面の母線に沿う方向（加工方向）に相対的に送るときの目標位置を制御部２６に対して指示する指令となるものである。

揺動指令作成部２３は、ワークＷと工具１１とを相対的に揺動させる揺動指令を生成する。具体的には、揺動指令作成部２３は、前述した回転速度および送り速度に基づいて、前述した回転速度に対して正の非整数倍の揺動周波数になるように且つ工具１１がワークＷを断続切削するように、送り軸Ｍ１の揺動指令を作成する。揺動指令は、前述した中心軸線まわりにおける回転速度に対して非同期になるように作成された周期的な指令であり、揺動周波数と揺動振幅とを含んでいる。後述する揺動指令の式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項による値が揺動周波数に相当し、式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項による値が揺動振幅に相当する。揺動指令作成部２３の詳細は後述する。

なお、上記の断続切削とは、工具１１が周期的にワークＷに接触およびワークＷから離間しながらワークＷを旋削加工することを意味し、揺動切削または振動切削ともいう。また、図１においてはワークＷが回転すると共に工具１１がワークＷに対して揺動するようになっているが、工具１１がワークＷの中心軸線まわりに回転すると共にワークＷが工具１１に対して揺動する構成であってもよい。また、図１において一つの送り軸Ｍ１，Ｍ２によりワークＷの送り動作と揺動動作の両方を行っているが、ワークＷの送り動作と揺動動作のそれぞれを別々の送り軸で行う構成であってもよい。

制御部２６は、加算器２６ａを有し、位置指令と揺動指令とを加算する。具体的には、制御部２６は、前述の位置指令と送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置との差である位置偏差に前述の揺動指令を加算して得られる合成指令（例えば位置指令値）に基づいて、トルク指令を作成して送り軸Ｍ１，Ｍ２を制御する機能を有する。送り軸Ｍ１，Ｍ２の実位置は、その送り軸Ｍ１，Ｍ２に搭載されたエンコーダ等の位置検出部（不図示）により得られる位置フィードバック値に相当する。

以下、揺動指令作成部２３について詳細に説明する。図３は、送り量と回転角度との関係を示す図である。図３における横軸はワークＷの回転角度を示し、縦軸は加工方向（すなわち、図１のワークＷの外周面の母線に沿った方向）における工具１１の送り量を示している。図３には斜方向に延びる複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…が示されている。図３から分かるように、破線Ｃ１と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ２の開始点における縦軸座標に相当する。同様に、破線Ｃ２と縦軸との間の交点の縦軸座標は、次の破線Ｃ３の開始点における縦軸座標に相当する。これらの複数の直線状破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…は揺動指令が無い場合においてワークＷにおける工具１１の軌跡を示している。一方、図３に示される曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３…は、揺動指令がある場合においてワークＷ上における工具１１の軌跡を示している。つまり、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等は、揺動指令が加算される前の位置指令（元の指令値）のみを示し、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３等は、揺動指令が加算された後の位置指令を示しているものとする。よって、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３により表される各位置指令に余弦波状の揺動指令を加算して得られる指令を示している。

また、曲線Ａ１はワークＷの第一回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ２はワークＷの第二回転目における工具１１の軌跡であり、曲線Ａ３はワークＷの第三回転目における工具１１の軌跡である。簡潔にする目的で、ワークＷの第四回転目以降の工具１１の軌跡は図示を省略している。

揺動指令作成部２３は以下のようにして揺動指令を作成する。揺動指令作成部２３は、位置指令作成部２２によって作成された送り軸Ｍ１，Ｍ２の位置指令である破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３のような指令を作成するため、余弦波状の揺動周波数を決定する。後述する式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項による値が揺動周波数となる。

上記の揺動周波数を決定する場合、図３に示されるように、或る破線、例えば破線Ｃ２を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ２の初期位相は、一つ前の破線、例えば破線Ｃ１を基準軸線とする余弦波状の曲線Ａ１に対して半周期ズレるのが好ましい。その理由は、半周期ズレた場合には、揺動指令の揺動振幅を最小限にでき、その結果、最も効率的に切屑を細分化できるためである。

揺動指令作成部２３は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各々を基準軸線とする曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３のような指令を作成するため、前述した揺動指令の揺動振幅を決定する。後述する式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項による値が揺動振幅となる。図３に示される曲線Ａ１と曲線Ａ２とは、回転角度が約０度の箇所Ｂ１と回転角度が約２４０度の箇所Ｂ２とにおいて互いに重なっている。図３から分かるように箇所Ｂ１、Ｂ２においては破線Ｃ１に対する曲線Ａ１の最大値は、破線Ｃ２に対する曲線Ａ２の最小値よりも大きい。言い換えれば、揺動指令作成部２３は、前の曲線Ａ１と後の曲線Ａ２とが部分的に互いに重なるように揺動振幅を決定するのが望ましい。なお、曲線Ａ１，Ａ２，Ａ３においては、送り速度が一定のため、各揺動指令の揺動振幅もすべて同じとなる。

この重なり箇所Ｂ１、Ｂ２においては、工具１１が曲線Ａ２の軌跡で加工しているときにワークＷから離間するので、ワークＷは加工されない。本実施形態においては、このような重なり箇所Ｂ１、Ｂ２が周期的に発生するので、いわゆる断続切削を行うことができる。図３に示される例においては、曲線Ａ２に従った動作により切屑が箇所Ｂ１、Ｂ２においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第二回転目の曲線Ａ２においては二つの切屑が発生する。このような断続切削が周期的に行われるので振動切削が可能となる。

さらに、破線Ｃ３に対して形成される曲線Ａ３は曲線Ａ１と同じ形状である。曲線Ａ２と曲線Ａ３とは、回転角度が約１２０°の箇所Ｂ３と約３６０°の箇所Ｂ４において重なっている。曲線Ａ３に従った動作により切屑が箇所Ｂ３、Ｂ４においてそれぞれ発生することとなる。つまり、第三回転目の曲線Ａ３においては二つの切屑が発生する。以降、ワーク一回転毎に二つの切屑が発生する。ただし、一回転目では切屑は発生しない。

このようにして揺動周波数と揺動振幅とを定めることにより、制御部２６内の揺動指令作成部２３は揺動指令を作成する。
例えば、揺動指令は、次式（１）のように表される。

式（１）において、Ｋは揺動振幅倍率、ＦはワークＷの一回転当たりの工具１１の移動量、すなわち毎回転送り量［mm/rev］、ＳはワークＷの中心軸線まわりの回転速度[min^-1],or [rpm]、Ｉは揺動周波数倍率、である。ここで、前述の揺動周波数は式（１）におけるＳ／６０×Ｉの項に相当し、前述の揺動振幅は式（１）におけるＫ×Ｆ／２の項に相当する。但し、揺動振幅倍率Ｋは１以上の数とし、揺動周波数倍率Ｉはゼロより大きい非整数とする（例えば０．５、０．８、１．２、１．５、１．９、２．３、または２．５、…等の正の非整数）。揺動振幅倍率Ｋおよび揺動周波数倍率Ｉは定数である（図３の例では、Ｉは１．５である）。

揺動周波数倍率Ｉを整数としない理由は、ワークＷの中心軸線まわりの回転数と全く同じになる揺動周波数の場合には、前述した重なり箇所Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等を発生させることができず、揺動切削による切屑の細断効果が得られなくなるからである。

また、式（１）によると、揺動指令は、位置指令を示す各破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を基準軸線とする余弦波に対して（Ｋ×Ｆ／２）の項がオフセット値として減じられた指令となっている。このため、位置指令に揺動指令を加算して得られる合成指令値に基づく工具１１の位置軌跡を、工具１１の加工方向において位置指令による位置を上限として制御することができる。そのため、図３の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３等は、破線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等を＋方向（すなわち、工具１１の加工方向）において超えないようになっている。

さらに、式（１）で表されるような揺動指令とすることで、図３の曲線Ａ１から分かるように、工具１１の加工開始点（横軸の０°の位置）で工具１１の送り方向に初めから大きな揺動が出ないようにしている。

なお、揺動周波数と揺動振幅とを定める際に調整される各パラメータ（式（１）におけるＫ、Ｉ）の初期値は、工作機械１０の稼働前に記憶部２９に記憶されているものとする。ワークＷの回転速度（Ｓ）は、記憶部２９に加工条件として事前に記憶されている。毎回転送り量Ｆは、その回転速度（Ｓ）と位置指令作成部２２が作成した位置指令とから求められる。

例えば、ワーク加工形状が円筒形、円柱形の場合、ワークＷの外周面の母線に沿う送り軸Ｍ１（Ｚ軸）方向である加工方向に沿って、揺動が行われる。
一方、ワーク加工形状が円錐形、円錐台形（テーパ）の場合または円弧形を含む場合、例えば、ワークＷの外周面の母線に沿う斜め方向、すなわち送り軸Ｍ１（Ｚ軸）方向と送り軸Ｍ２（Ｘ軸）方向との合成方向である加工方向に沿って、揺動が行われる。

更に、制御装置２０は、図２に示すように、揺動動作実行判定部２４および揺動動作断続実行判定部２５を備える。

揺動動作実行判定部２４は、加工プログラムを解析し、加工プログラムの加工ブロックにおいて、上述した揺動動作を行うか否かを判定する。例えば、加工プログラムは、ブロック単位で揺動動作を指令する。例えば、加工プログラムは、切削加工ブロックでは揺動動作を指令し、早送り等の非切削加工ブロックでは揺動動作を指令しない。すなわち、揺動動作実行判定部２４は、加工プログラムのブロック単位で、上述した揺動動作を行うか否かを判定する。

揺動動作断続実行判定部２５は、揺動動作実行判定部２４によって揺動動作を実行すると判定された場合に、例えば切削加工ブロックにおいて、工作機械１０の状態に基づいて揺動動作を有効にするか無効にするかを判定することによって、揺動動作を断続的に行うか否かを判定する。これにより、揺動動作断続実行判定部２５は、切削加工ブロックにおいて、揺動動作の開始／終了を設定する。換言すれば、揺動動作断続実行判定部２５は、切削加工ブロックにおいて、揺動動作の有効／無効（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替える。

揺動動作断続実行判定部２５は、加工により生じる切屑に起因して工作機械の状態が正常でない場合に、例えば切屑が連続して工具に絡まり正常な旋削加工が行われていない場合に、揺動動作を有効にすると判定する。一方、工作機械の状態が正常である場合、揺動動作断続実行判定部２５は、揺動動作を無効にすると判定する。

例えば、揺動動作断続実行判定部２５は、工作機械１０のサーボモータまたはスピンドルモータのフィードバック情報、工作機械１０の振動を検出する振動センサＳ１のフィードバック情報（検出振動）、または、工作機械１０の音を検出する音センサＳ２のフィードバック情報（検出音）に基づいて、工作機械１０の状態を判定する。

例えば、切屑が連続して工具に絡まると、
・サーボモータの動作が制限され、サーボモータの位置指令と位置フィードバックとの位置偏差が大きくなる、
・または、スピンドルモータの動作が制限され、スピンドルモータの負荷または駆動電流が大きくなる、
・または、工作機械の振動が大きくなる、
・または、工作機械の音が大きくなる、
・または、工作機械の動作が制限され、工作機械の音が小さくなる、
ことが推定される。

これにより、例えば、揺動動作断続実行判定部２５は、
・サーボモータの位置指令と位置フィードバックとの位置偏差が所定の閾値を超える場合に、
・スピンドルモータの負荷または駆動電流が所定の閾値を超える場合に、
・振動センサＳ１の検出振動が所定の閾値を超える場合に、または、
・音センサＳ２の検出音が所定の範囲外である場合に、
加工により生じる切屑に起因して工作機械が正常な状態でないと判定する。なお、これらの所定の閾値は、記憶部２９に予め記憶されていてもよい。

或いは、揺動動作断続実行判定部２５は、加工により生じる切屑に起因して工作機械の状態が正常でなくなると推定される場合に、例えば切屑が連続して工具に絡まり正常な旋削加工が行われなくなると推定される場合に、揺動動作を有効にすると判定する。一方、工作機械の状態が正常であると推定される場合、揺動動作断続実行判定部２５は、揺動動作を無効にすると判定する。

例えば、揺動動作断続実行判定部２５は、加工プログラムの実行情報に基づいて、工作機械の状態を推定する。

例えば、
・ワークと工具との相対的な加工距離が長くなると、
・ワークの加工時間が長くなると、
・ワークの加工量が多くなると、
切屑が連続して工具に絡まることが推定される。

これにより、例えば、揺動動作断続実行判定部２５は、
・ワークと工具との相対的な加工距離が所定の閾値を超える場合に、
・ワークの加工時間が所定の閾値を超える場合に、または、
・ワークの加工量が所定の閾値を超える場合に、
加工により生じる切屑に起因して工作機械１０の状態が正常でなくなると推定する。なお、これらの所定の閾値は、記憶部に予め記憶されていてもよい。また、加工距離、加工時間および加工量は、揺動したら０に初期化されてもよい。また、加工距離、加工時間および加工量を総量とし、閾値の間隔で工作機械１０の状態が正常でなくなると推定してもよい。

上述した揺動指令作成部２３は、揺動動作断続実行判定部２５によって揺動動作を有効にすると判定された場合に上述した揺動指令を生成し、揺動動作断続実行判定部２５によって揺動動作を無効にすると判定された場合に上述した揺動指令を作成しない。
上述した制御部２６は、加算器２６ａを有し、位置指令と揺動指令とを加算する。

以上説明したように、第１実施形態の工作機械の制御装置２０によれば、加工プログラムの加工ブロック中でも、揺動動作を断続的に実行することができるので、すなわち揺動動作の有効／無効（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替えることができるので、揺動の回数を減らすことができ、その結果、工作機械１０への負担を減らすことができる。

ところで、揺動動作の有効／無効は、上述した加工プログラム指令の他に、ＰＬＣのＩ／Ｏ信号によって設定することも可能である。しかし、ＰＬＣのＩ／Ｏ信号によって揺動動作の有効／無効を設定する場合、Ｉ／Ｏ信号の処理時間分だけ揺動動作の開始／終了が遅れる。また、ＰＬＣのラダープログラム等の作成の負担が大きい。
この点に関し、第１実施形態の工作機械の制御装置２０によれば、ＰＬＣのＩ／Ｏ信号によらないので、揺動動作の開始／終了が遅れることがない。

（第２実施形態）
第１実施形態では、旋削加工において揺動加工を行う形態を例示したが、第２実施形態では、穴あけ加工において揺動加工を行う形態を例示する。

図４は、従来の穴あけ加工を説明するための図である。図４に示すように、従来の穴あけ加工では、スピンドルモータによって工具１１がＺ軸まわりに回転するとともに、サーボモータによって工具１１がＺ軸方向（この場合の加工方向）に移動する。このような穴あけ加工では、一定量切り込んだ（実線）後に微小に引き抜く（破線）高速深穴あけサイクルという指令がある。

高速深穴あけサイクルを有する穴あけ加工でも、切屑を細分化することができるが、図５に示すように、サイクルタイムが延び、加工時間が延びてしまう。
このような穴あけ加工において、高速深穴あけサイクルに代えて、本開示の揺動動作を用いると、サイクルタイムが延びないようにすることができる。

第２実施形態に係る工作機械の制御装置２０の構成は、図１および図２に示す第１実施形態の工作機械の制御装置２０の構成と同一である。第２実施形態に係る工作機械の制御装置２０では、第１実施形態の工作機械の制御装置２０と比較して、旋削加工に代えて穴あけ加工を行う点で異なる。また、位置指令作成部２２では高速深穴あけサイクルを実行したときに引き抜き動作が無い従来の穴あけ加工の位置指令を作成する。また、第２実施形態に係る工作機械の制御装置２０では、第１実施形態の工作機械の制御装置２０と比較して、揺動動作断続実行判定部２５の機能および動作が異なる。

揺動動作断続実行判定部２５は、上述した揺動動作断続実行判定部２５の機能および動作を有する。更に、揺動動作断続実行判定部２５は、加工プログラムを解析し、加工プログラムが穴あけ加工ブロックにおいて従来の高速深穴あけサイクルが工具１１の引き戻し動作を指令する期間に、上述した揺動動作を有効にすると判定する。一方、加工プログラムが穴あけ加工ブロックにおいて従来の高速深穴あけサイクルが工具１１の引き戻し動作を指令する期間以外では、揺動動作断続実行判定部２５は、揺動動作を無効にすると判定する（図６）。すなわち、揺動動作断続実行判定部２５は、揺動動作を断続的に行うか否かを判定する。

この第２実施形態の工作機械の制御装置２０でも、第１実施形態の工作機械の制御装置２０と同様の利点を有する。すなわち、加工プログラムの加工ブロック中でも、揺動動作を断続的に実行することができるので、すなわち揺動動作の有効／無効（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り替えることができるので、揺動の回数を減らすことができ、その結果、工作機械への負担を減らすことができる。
また、第１実施形態の工作機械の制御装置２０によれば、ＰＬＣのＩ／Ｏ信号によらないので、揺動動作の開始／終了が遅れることがない。

更に、第２実施形態の工作機械の制御装置２０によれば、図７に示すように、サイクルタイムが延びず、加工時間が延びない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、旋削加工または穴あけ加工を行う工作機械の数値制御装置を例示したが、本開示はこれに限定されず、種々の加工を行う工作機械の制御装置に適用可能である。

また、上述した実施形態１では、ワークＷが回転すると共に工具１１がワークＷの外周面の母線に沿って揺動する構成を例示したが、本開示はこの構成に限定されない。本開示の実施形態１に係る工作機械は、ワークＷと工具１１をワークＷの中心軸線まわりに相対的に回転させる主軸Ｍ０と、該中心軸線に沿った加工方向にワークＷと工具１１とを相対的に送る少なくとも１つの送り軸Ｍ１またはＭ２等とを制御して、ワークＷを加工する構成であればよい。例えば、工具１１がワークＷの中心軸線まわりに回転すると共にワークＷが工具１１に対して揺動する構成、或いは、ワークＷが回転すると共に工具１１に対してワークＷがワークＷの外周面の母線に沿った方向に揺動する構成が想定されうる。本開示では、工具１１がワークＷの中心軸線まわりに回転してワークＷを切削する加工方法も加工の一種とする。また、実施形態２では、穴あけ加工で揺動する構成を例示したが、本開示はこの構成に限定されない。マシニングセンタ、研削盤などの構成であってもよい。

１ 加工システム
１０ 工作機械
１１ 工具
２０ 制御装置
２２ 位置指令作成部
２３ 揺動指令作成部
２４ 揺動動作実行判定部
２５ 揺動動作断続実行判定部
２６ 制御部
２６ａ 加算器
２９ 記憶部
Ｍ０ 主軸（スピンドルモータ）
Ｍ１，Ｍ２ 送り軸（サーボモータ）
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. 加工により生じる切屑を細分化するために、ワークと工具とを相対的に揺動させながら前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、
   前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる位置指令を作成する位置指令作成部と、
   前記ワークの加工を行う加工プログラムを解析し、前記加工プログラムの加工ブロックにおいて、前記ワークと前記工具とを相対的に揺動させる揺動動作を行うか否かを判定する揺動動作実行判定部と、
   前記揺動動作実行判定部によって前記揺動動作を行うと判定された場合に、前記加工プログラムの加工ブロックにおいて、前記工作機械の状態に基づいて前記揺動動作を有効にするか無効にするかを判定することによって、前記揺動動作を断続的に行うか否かを判定する揺動動作断続実行判定部と、
   前記揺動動作断続実行判定部によって前記揺動動作を有効にすると判定された場合に、前記ワークと前記工具とを相対的に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令作成部と、
   前記位置指令と前記揺動指令とを加算する加算器と、
   を備える、
   工作機械の制御装置。
2. 前記揺動動作断続実行判定部は、加工により生じる切屑に起因して前記工作機械の状態が正常でない場合に、前記揺動動作を有効にすると判定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
3. 前記揺動動作断続実行判定部は、前記工作機械のサーボモータまたはスピンドルモータのフィードバック情報、前記工作機械の振動を検出する振動センサのフィードバック情報、または、前記工作機械の音を検出する音センサのフィードバック情報に基づいて、
   前記サーボモータの前記位置指令と位置フィードバックとの位置偏差が所定の閾値を超える場合に、
   前記スピンドルモータの負荷または駆動電流が所定の閾値を超える場合に、
   前記振動センサの検出振動が所定の閾値を超える場合に、または、
   前記音センサの検出音が所定の範囲外である場合に、
   加工により生じる切屑に起因して前記工作機械が正常な状態でないと判定する、請求項２に記載の工作機械の制御装置。
4. 前記揺動動作断続実行判定部は、加工により生じる切屑に起因して前記工作機械の状態が正常でなくなると推定される場合に、前記揺動動作を有効にすると判定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
5. 前記揺動動作断続実行判定部は、加工プログラムの実行情報に基づいて、
   前記ワークと前記工具との相対的な加工距離が所定の閾値を超える場合に、
   前記ワークの加工時間が所定の閾値を超える場合に、または、
   前記ワークの加工量が所定の閾値を超える場合に、
   加工により生じる切屑に起因して前記工作機械の状態が正常でなくなると推定する、請求項４に記載の工作機械の制御装置。
6. 前記揺動動作断続実行判定部は、引き戻し動作をする穴あけ加工のプログラムが実行されたとき、引き戻し動作を行わず、前記揺動動作を有効にすると判定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。

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