JPH06262486A

JPH06262486A - 振動検出による工作機械の切削適応制御装置

Info

Publication number: JPH06262486A
Application number: JP7531993A
Authority: JP
Inventors: Eiji Adachi; 瑛二安達; Takashi Yamaguchi; 尚山口
Original assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Kyoho Machine Works Ltd
Current assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Kyoho Machine Works Ltd
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】加工条件の相違に拘らず常に所望する切削面
粗さが高い精度で得られるとともに、高能率加工が行わ
れるようにする。【構成】初期送り量，初期切削幅に応じて所望する切
削面粗さが得られる振動加速度の許容範囲を予め記憶さ
れた相関データから求め、実際の振動加速度ａが許容範
囲を越えた場合には、その振動加速度ａが許容範囲内と
なるようにする送り量Ｓを算出して低減するとともに、
振動加速度ａが許容範囲内の場合には送り量Ｓを増大さ
せる一方、送り量制御だけでは振動加速度ａが許容範囲
内にならない場合には切削幅制御を行って切削幅を低減
する。また、その切削幅制御で振動加速度ａが許容範囲
内になった場合には、再び送り量制御を行って送り量を
増減制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の振動レベル
に基づいて切削面粗さを評価し、所望する切削面粗さが
得られるように送り量や切削幅を制御する工作機械の切
削適応制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生産性向上のために高速切削を行う場
合、切削負荷が増大するため、被加工物を保持する主軸
台や刃物を保持する刃物台等の振動レベルが大きくな
り、被加工物の切削面粗さが悪くなる。工作機械の軽量
化を図る場合も、剛性が低下して曲げ固有振動数が低く
なり、主軸台等の振動レベルが大きくなって切削面粗さ
が悪くなる。また、既に運転状態にある工作機械におい
ては、設計段階で予想し得ない切削条件などにより上記
のような振動問題，切削面粗さ不良が生じた場合、主軸
台等の剛性を増加させる従来の対策方法では問題を解決
できない。これに対し、切削中に発生する騒音レベルや
ＡＥ（アコースティックエミッション）信号が所定範囲
内となるように送り量を増減する適応制御装置が、例え
ば特開昭６２−２７１６５４号公報，特開昭６３−２２
２４８号公報等に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記騒
音レベルやＡＥ信号は、必ずしも工作機械の振動、更に
は切削面粗さを正しく表していないため、切削面粗さを
高い精度で管理することはできなかった。また、工作機
械の振動と切削面粗さとの関係は、加工条件すなわち切
削幅や送り量によって相違するため、加工条件が異なる
場合に同じ基準で送り量等を制御しても、所望する切削
面粗さが得られない場合がある。例えば、図４は切削幅
が５ｍｍの場合の切削面粗さおよび振動加速度を示すグ
ラフで、切削面粗さ３μｍ程度を得ようとすると、振動
加速度を５．１ｍ／ｓｅｃ²程度以下とする必要がある
一方、図５は送り量が０．０２ｍｍ／ｒｅｖの場合の切
削面粗さおよび振動加速度を示すグラフで、切削面粗さ
３μｍ程度を得ようとすると、振動加速度を２．２ｍ／
ｓｅｃ²程度以下とする必要がある。切削幅や送り量が
異なれば、それに伴って所望の切削面粗さが得られる振
動加速度も変化する。更に、従来の送り量制御は、騒音
レベルやＡＥ信号が所定範囲を越えている場合に、送り
量を一定割合、例えば５％ずつ低減させているのが普通
であるため、騒音レベル等が所定範囲内となるまでに時
間が掛かって切削面粗さが悪くなることがある。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、加工条件の相違に拘
らず常に所望する切削面粗さが高い精度で得られるよう
にすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、図１の（１）のクレーム対応
図に示すように、工具または被加工物を回転駆動しつつ
相対移動させて切削加工を行う工作機械において、被加
工物の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設
定した範囲内となるように送り量を制御する切削適応制
御装置であって、（ａ）目標切削面粗さ，初期送り量，
および初期切削幅を入力する入力手段と、（ｂ）切削加
工中の工作機械の振動レベルを検出する振動検出手段
と、（ｃ）切削幅をパラメータとして工作機械の振動レ
ベルと切削面粗さとの第１相関データを記憶している第
１データ記憶手段と、（ｄ）工作機械の振動レベルと送
り量との第２相関データを記憶している第２データ記憶
手段と、（ｅ）前記第１相関データに基づいて、前記目
標切削面粗さが得られる振動レベルの第１許容範囲を前
記初期切削幅に応じて求める第１演算手段と、（ｆ）前
記振動レベルが前記第１許容範囲を越えている場合に、
前記第２相関データに基づいてその振動レベルがその第
１許容範囲内となるようにする送り量を求める第２演算
手段を備え、その第２演算手段の演算結果に従って送り
量を低減する送り量制御手段とを有することを特徴とす
る。

【０００６】

【第１発明の作用および効果】このような振動検出によ
る工作機械の切削適応制御装置においては、目標切削面
粗さおよび初期切削幅が入力手段によって入力されるこ
とにより、予め第１データ記憶手段に記憶された第１相
関データに基づいて、第１演算手段により目標切削面粗
さが得られる振動レベルの第１許容範囲が初期切削幅に
応じて求められる。そして、実際の切削加工時には、入
力手段によって入力された初期送り量および初期切削幅
で切削加工が開始されるが、振動検出手段によって検出
される工作機械の実際の振動レベル、例えば振動加速度
や振動速度，振動変位，或いはそれ等の関数などが、上
記第１許容範囲を越えている場合には、予め第２データ
記憶手段に記憶された第２相関データに基づいて振動レ
ベルが第１許容範囲内となるようにする送り量が第２演
算手段によって求められ、その演算結果に従って送り量
制御手段により送り量が低減される。

【０００７】ここで、かかる第１発明においては、工作
機械の振動レベルを検出するようにしているため、騒音
レベルやＡＥ信号を検出する場合に比較して切削面粗さ
を正しく評価できるようになり、切削面粗さを高い精度
で管理することができる。また、目標切削面粗さおよび
初期切削幅に応じて第１相関データから振動レベルの第
１許容範囲が求められるため、送り量制御手段によって
実際の振動レベルが第１許容範囲内となるように送り量
が制御されることにより、常に目標切削面粗さを満足す
るように切削加工が行われる。特に、送り量制御手段
は、振動レベルが第１許容範囲内となるようにする送り
量を第２演算手段によって求め、その演算結果に従って
送り量を低減するため、振動レベルが速やかに第１許容
範囲内とされる利点がある。

【０００８】

【課題を解決するための第２の手段】前記目的を達成す
るために、第２発明は、図１の（２）のクレーム対応図
に示すように、工具または被加工物を回転駆動しつつ相
対移動させて切削加工を行う工作機械において、被加工
物の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設定
した範囲内となるように切削幅を制御する切削適応制御
装置であって、（ａ）目標切削面粗さ，初期切削幅，お
よび初期送り量を入力する入力手段と、（ｂ）切削加工
中の工作機械の振動レベルを検出する振動検出手段と、
（ｃ）送り量をパラメータとして工作機械の振動レベル
と切削面粗さとの第３相関データを記憶している第３デ
ータ記憶手段と、（ｄ）工作機械の振動レベルと切削幅
との第４相関データを記憶している第４データ記憶手段
と、（ｅ）前記第３相関データに基づいて、前記目標切
削面粗さが得られる振動レベルの第２許容範囲を前記初
期送り量に応じて求める第３演算手段と、（ｆ）前記振
動レベルが前記第２許容範囲を越えている場合に、前記
第４相関データに基づいてその振動レベルがその第２許
容範囲内となるようにする切削幅を求める第４演算手段
を備え、その第４演算手段の演算結果に従って切削幅を
低減する切削幅制御手段とを有することを特徴とする。

【０００９】

【第２発明の作用および効果】このような振動検出によ
る工作機械の切削適応制御装置においては、目標切削面
粗さおよび初期送り量が入力手段によって入力されるこ
とにより、予め第３データ記憶手段に記憶された第３相
関データに基づいて、第３演算手段により目標切削面粗
さが得られる振動レベルの第２許容範囲が初期送り量に
応じて求められる。そして、実際の切削加工時には、入
力手段によって入力された初期送り量および初期切削幅
で切削加工が開始されるが、振動検出手段によって検出
される工作機械の実際の振動レベル、例えば振動加速度
や振動速度，振動変位，或いはそれ等の関数などが、上
記第２許容範囲を越えている場合には、予め第４データ
記憶手段に記憶された第４相関データに基づいて振動レ
ベルが第２許容範囲内となるようにする切削幅が第４演
算手段によって求められ、その演算結果に従って切削幅
制御手段により切削幅が低減される。

【００１０】ここで、かかる第２発明においては、工作
機械の振動レベルを検出するようにしているため、騒音
レベルやＡＥ信号を検出する場合に比較して切削面粗さ
を正しく評価できるようになり、切削面粗さを高い精度
で管理することができる。また、目標切削面粗さおよび
初期送り量に応じて第３相関データから第２許容範囲が
求められるため、切削幅制御手段によって実際の振動レ
ベルが第２許容範囲内となるように切削幅が制御される
ことにより、常に目標切削面粗さを満足するように切削
加工が行われる。特に、切削幅制御手段は、振動レベル
が第２許容範囲内となるようにする切削幅を第４演算手
段によって求め、その演算結果に従って切削幅を低減す
るため、振動レベルが速やかに第２許容範囲内とされる
利点がある。

【００１１】

【課題を解決するための第３の手段】前記目的を達成す
るために、第３発明は、図１の（３）のクレーム対応図
に示すように、工具または被加工物を回転駆動しつつ相
対移動させて切削加工を行う工作機械において、被加工
物の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設定
した範囲内となるように送り量または切削幅を制御する
切削適応制御装置であって、（ａ）目標切削面粗さ，初
期切削幅，および初期送り量を入力する入力手段と、
（ｂ）切削加工中の工作機械の振動レベルを検出する振
動検出手段と、（ｃ）切削幅をパラメータとして工作機
械の振動レベルと切削面粗さとの第１相関データを記憶
している第１データ記憶手段と、（ｄ）工作機械の振動
レベルと送り量との第２相関データを記憶している第２
データ記憶手段と、（ｅ）送り量をパラメータとして工
作機械の振動レベルと切削面粗さとの第３相関データを
記憶している第３データ記憶手段と、（ｆ）工作機械の
振動レベルと切削幅との第４相関データを記憶している
第４データ記憶手段と、（ｇ）前記第１相関データに基
づいて、前記目標切削面粗さが得られる振動レベルの第
１許容範囲を前記初期切削幅に応じて求める第１演算手
段と、（ｈ）前記振動レベルが前記第１許容範囲を越え
ている場合に、前記第２相関データに基づいてその振動
レベルがその第１許容範囲内となるようにする送り量を
求める第２演算手段を備え、その第２演算手段の演算結
果に従って送り量を低減する送り量制御手段と、（ｉ）
前記第３相関データに基づいて、前記目標切削面粗さが
得られる振動レベルの第２許容範囲を前記初期送り量に
応じて求める第３演算手段と、（ｊ）前記振動レベルが
前記第２許容範囲を越えている場合に、前記第４相関デ
ータに基づいてその振動レベルがその第２許容範囲内と
なるようにする切削幅を求める第４演算手段を備え、そ
の第４演算手段の演算結果に従って切削幅を低減する切
削幅制御手段と、（ｋ）その切削幅制御手段による切削
幅制御と前記送り量制御手段による送り量制御とを切り
換える切換手段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【第３発明の作用および効果】すなわち、この第３発明
は、前記第１発明と同じ送り量制御手段と、前記第２発
明と同じ切削幅制御手段とを備え、それ等の送り量制御
と切削幅制御とが切換手段により切り換えられるように
なっているのである。このようにすれば、例えば送り量
制御では十分に振動を低減できない場合には切削幅制御
を行い、切削幅制御では十分に振動を低減できない場合
には送り量制御を行い、或いは一連の切削加工の途中で
両制御を切り換えたりするなど、工作機械の振動レベル
を所定値以下とするために幅広い制御を行うことができ
る。これにより、予め定められた初期切削幅が大き過ぎ
たり初期送り量が大き過ぎたりした場合でも、振動レベ
ルが所定値以下となるようにそれ等の切削幅や送り量を
制御することができ、所望する切削面粗さが確実に得ら
れるようになる。

【００１３】また、前記送り量制御手段は、好適には
（ｌ）切削加工中の送り量を検出する送り量検出手段
と、（ｍ）前記振動レベルが前記第１許容範囲を越えた
ときの送り量に基づいて、その送り量以下の所定値を送
り量上限値とする送り量上限更新手段と、（ｎ）前記振
動レベルが前記第１許容範囲を越えた場合には、前記第
２演算手段の演算結果に従って送り量を低減する一方、
その振動レベルがその第１許容範囲内の場合には、その
送り量を前記送り量上限値に近づけるように大きくする
送り量変更手段とを有して構成される。かかる送り量制
御手段は、前記第１発明にも同様に適用され得る。

【００１４】このような送り量制御手段においては、振
動レベルが第１許容範囲を越えたときの送り量に基づい
て、その送り量以下の所定値が送り量上限更新手段によ
って送り量上限値とされる一方、送り量変更手段によ
り、振動レベルが第１許容範囲を越えた場合には、その
振動レベルがその第１許容範囲内となるように前記第２
演算手段の演算結果に従って送り量が小さくされるとと
もに、振動レベルが第１許容範囲内の場合には、その送
り量が上記送り量上限値に近づくように大きくされる。
すなわち、送り量変更手段によって送り量が送り量上限
値に近づけられる過程で振動レベルが第１許容範囲を越
えた場合には、その時の送り量に基づいて新たな送り量
上限値が設定されるとともに、振動レベルが第１許容範
囲内となるように送り量が小さくされ、その後再び送り
量が新たな送り量上限値に近づけられるのである。

【００１５】これにより、振動レベルが第１許容範囲、
言い換えれば目標切削面粗さが得られる範囲で、できる
だけ送り量が大きくされ、切削面精度を損なうことなく
高能率加工を行うことができる。また、送り量は一旦小
さくされた後再び送り量上限値に近づけられるため、例
えば送り量変化から振動レベル変化までの応答遅れを考
慮することなく、振動レベルが第１許容範囲内となるよ
うに送り量を速やかに低下させることが可能であるとと
もに、振動レベルが余裕をもって第１許容範囲内となる
ようにする送り量を第２演算手段によって求めるように
しても良く、振動レベルが第１許容範囲を越えている時
間を短くできて、それだけ切削面粗さが向上する。

【００１６】また、送り量制御手段が上記のように構成
される場合には、前記切換手段を、（ｏ）前記送り量制
御手段による送り量制御では前記振動レベルを前記第１
許容範囲内にできない場合に前記切削幅制御手段による
切削幅制御に切り換える第１切換手段と、（ｐ）前記切
削幅制御手段による切削幅制御で前記振動レベルが前記
第２許容範囲内となった場合に前記送り量制御手段によ
る送り量制御に切り換える第２切換手段とを有して構成
することが望ましい。すなわち、送り量制御手段により
送り量が所定の下限値まで小さくされても振動レベルが
第１許容範囲内にならない場合には、第１切換手段によ
って切削幅制御に切り換えられ、切削幅制御手段により
切削幅が小さくされるとともに、その切削幅制御により
振動レベルが第２許容範囲内となった場合には、第２切
換手段によって送り量制御に切り換えられ、送り量制御
手段によって送り量が増減制御されるのである。これに
より、振動レベルが所定値以下となるように切削幅およ
び送り量が制御され、所望する切削面粗さが得られると
ともに、所望の切削面粗さが得られる範囲で、できるだ
け送り量が大きくされ、高能率加工が行われる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２は、本発明の切削適応制御装置を備
えた工作機械１０の概略図で、被加工物１２を把持して
回転駆動する主軸台１４と、バイト等の工具１６が取り
付けられた刃物台１８とを備えている。刃物台１８は、
Ｘ軸モータ２０およびＹ軸モータ２２により、図示しな
いボールネジ等を介して矢印Ｘで示すＸ軸方向，矢印Ｙ
で示すＹ軸方向へ直線往復移動させられるようになって
おり、被加工物１２の外周面に溝削りや外丸削りを行
う。本実施例では、Ｘ軸モータ２０により送り量が制御
され、Ｙ軸モータ２２により切削幅が制御される。

【００１８】上記主軸台１４には、圧電変換素子等を有
する加速度センサ２４が取り付けられ、切削加工時の主
軸台１４の振動を検出するようになっている。加速度セ
ンサ２４の出力信号は、加速度増幅器２６で増幅された
後ＦＦＴ分析器２８に入力される。ＦＦＴ分析器２８
は、入力信号をデジタル信号に変換するとともに高速フ
ーリエ変換し、小型計算機３０から供給される主軸台１
０の固有振動数ｆ_nに基づいて、その振動数ｆ_nにおけ
る振動加速度ａを求め、その振動加速度ａを表す信号を
小型計算機３０に入力する。振動加速度ａは振動の大き
さすなわち振動レベルを表すもので、加速度センサ２
４，加速度増幅器２６，およびＦＦＴ分析器２８によっ
て振動検出手段が構成されている。小型計算機３０は、
ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インタフェース回路，
水晶発振子等を有するマイクロコンピュータ、例えばパ
ソコン等にて構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用し
つつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処
理を行い、ＮＣコントローラ３２に送り量指令値Ｓ^*，
切削幅指令値Ｗ^*を供給する。ＮＣコントローラ３２
は、上記送り量指令値Ｓ^*，切削幅指令値Ｗ^*が表す送
り量，切削幅で切削加工が行われるように、予め定めら
れたプログラムに従って前記Ｘ軸モータ２０およびＹ軸
モータ２２を数値制御する。このＮＣコントローラ３２
には、ロータリエンコーダ３４，３６からそれぞれ実際
の送り量Ｓ，切削幅Ｗに対応する位置信号が供給される
ようになっているとともに、その送り量Ｓ，切削幅Ｗ，
および加工終了を表す終了信号ＳＥを前記小型計算機３
０に出力する。

【００１９】小型計算機３０には、キーボード等の入力
装置４８が接続され、目標切削面粗さＲｏ，初期送り量
Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏ，送り量上限値Ｓｕ，送り量下限
値Ｓｄ，工作機械１０の固有振動数ｆ_n，送り量制御か
切削幅制御か両者の複合制御かを表す制御モードＳＭが
入力されるようになっている。入力装置４８は入力手段
に相当する。また、かかる小型計算機３０は、図３に示
す機能を有するように構成されており、第１データメモ
リ３８には切削幅をパラメータとして工作機械１０の振
動レベル、本実施例では振動加速度ａと切削面粗さＲと
の第１相関データが記憶されており、第３データメモリ
４０には送り量をパラメータとして振動加速度ａと切削
面粗さＲとの第３相関データが記憶されている。これ等
の第１相関データ，第３相関データは、シミュレーショ
ンや実験等によって求めることが可能である。図４は、
切削幅Ｗ＝５ｍｍとして送り量Ｓを変更し、振動加速度
ａおよび切削面粗さＲをそれぞれ測定したもので、両グ
ラフから切削幅Ｗ＝５ｍｍの時の切削面粗さＲと振動加
速度ａとの関係が求められるため、切削幅Ｗを種々変更
して同様に切削面粗さＲと振動加速度ａとの関係を求め
ることにより、上記第１相関データが得られる。また、
図５は、送り量Ｓ＝０．０２ｍｍ／ｒｅｖとして切削幅
Ｗを変更し、振動加速度ａおよび切削面粗さＲをそれぞ
れ測定したもので、両グラフから送り量Ｓ＝０．０２ｍ
ｍ／ｒｅｖの時の切削面粗さＲと振動加速度ａとの関係
が求められるため、送り量Ｓを種々変更して同様に切削
面粗さＲと振動加速度ａとの関係を求めることにより、
上記第３相関データが得られる。これ等の第１データメ
モリ３８，第３データメモリ４０はそれぞれ第１データ
記憶手段，第３データ記憶手段に相当する。

【００２０】また、第１演算ブロック４２は、上記第１
相関データに基づいて目標切削面粗さＲｏが得られる振
動加速度ａの第１許容範囲ａ_Sを初期切削幅Ｗｏに応じ
て求めるブロックであり、例えば初期切削幅Ｗｏ＝５ｍ
ｍで目標切削面粗さＲｏ＝３μｍの場合には、図４のデ
ータから第１許容範囲ａ_Sは５．１ｍ／ｓｅｃ²程度の
値が設定される。第２演算ブロック４４は、前記第３相
関データに基づいて目標切削面粗さＲｏが得られる振動
加速度ａの第２許容範囲ａ_Wを初期送り量Ｓｏに応じて
求めるブロックであり、例えば初期送り量Ｓｏ＝０．０
２ｍｍ／ｒｅｖで目標切削面粗さＲｏ＝３μｍの場合に
は、図５のデータから第２許容範囲ａ_Wは２．２ｍ／ｓ
ｅｃ²程度の値が設定される。上記第１演算ブロック４
２，第２演算ブロック４４はそれぞれ第１演算手段，第
３演算手段に相当する。

【００２１】また、第２データメモリ３９は、実際の振
動加速度ａが第１許容範囲ａ_Sを越えている場合に、そ
の振動加速度ａが第１許容範囲ａ_S以内となるようにす
る送り量指令値Ｓ^*を現在の送り量Ｓから演算する演算
式（１）を記憶している。この演算式（１）は、前記図
４の送り量Ｓと振動加速度ａとの関係を直線近似して求
めたものであるが、第２相関データをそのまま記憶して
おいて、第１許容範囲ａ_Sから送り量指令値Ｓ^*を求め
るようにすることもできる。かかる演算式（１）は、切
削幅等の切削条件をパラメータとして記憶しておくこと
が望ましいが、送り量Ｓと振動加速度ａとの相関特性が
近似している場合には、共通の演算式を用いることがで
きる。第２データメモリ３９は第２データ記憶手段に相
当し、演算式（１）は直線近似した送り量Ｓと振動加速
度ａとの第２相関データを表している。なお、この演算
式（１）は、振動加速度ａが第１許容範囲ａ_Sの上限す
なわちａ_Sとなるようにする送り量指令値Ｓ^*を求める
ものであるが、振動を速やかに低減する上で、ａ_S以下
の所定値となるようにする送り量指令値Ｓ^*を求めるよ
うにしても良い。

【数１】Ｓ^*＝Ｓ×（ａ_S／ａ）・・・（１）

【００２２】第４データメモリ４１は、実際の振動加速
度ａが第２許容範囲ａ_Wを越えている場合に、その振動
加速度ａが第２許容範囲ａ_W以内となるようにする切削
幅Ｗ指令値^*を現在の切削幅Ｗから演算する演算式
（２）を記憶している。この演算式（２）は、前記図５
の切削幅Ｗと振動加速度ａとの関係を直線近似して求め
たものであるが、第４相関データをそのまま記憶してお
いて、第２許容範囲ａ_Wから切削幅指令値Ｗ^*を求める
ようにすることもできる。かかる演算式（２）は、切削
幅等の切削条件をパラメータとして記憶しておくことが
望ましいが、切削幅Ｗと振動加速度ａとの相関特性が近
似している場合には、共通の演算式を用いることができ
る。第４データメモリ４１は第４データ記憶手段に相当
し、演算式（２）は直線近似した切削幅Ｗと振動加速度
ａとの第４相関データを表している。なお、この演算式
（２）は、振動加速度ａが第１許容範囲ａ_Wの上限すな
わちａ_Wとなるようにする切削幅指令値Ｗ^*を求めるも
のであるが、振動を速やかに低減する上で、ａ_W以下の
所定値となるようにする切削幅指令値Ｗ^*を求めるよう
にしても良い。

【数２】Ｗ^*＝Ｗ×（ａ_W／ａ）・・・（２）

【００２３】送り量・切削幅制御ブロック４６は、前記
第１演算ブロック４２，第２演算ブロック４４から読み
込む第１許容範囲ａ_S，第２許容範囲ａ_W、第２データ
メモリ３９，第４データメモリ４１から読み込む上記演
算式（１），（２）、前記ＦＦＴ分析器２８から供給さ
れる振動加速度ａ、入力装置４８から供給される初期送
り量Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏ，送り量上限値Ｓｕ，送り量
下限値Ｓｄ，制御モードＳＭ、ＮＣコントローラ３２か
ら供給される実際の送り量Ｓ，切削幅Ｗ，終了信号ＳＥ
に基づいて、制御モードＳＭに応じて送り量制御，切削
幅制御，および両者の複合制御の何れかを実行し、ＮＣ
コントローラ３２に送り量指令値Ｓ^*および切削幅指令
値Ｗ^*を出力する。制御モードＳＭを入力する入力装置
４８は、送り量制御と切削幅制御とを切り換える切換手
段を兼ねている。

【００２４】図６は、制御モードＳＭが送り量制御の場
合の作動を説明するフローチャートで、例えば０．４ｓ
ｅｃ程度のサイクルタイムで繰り返し実行する。かかる
図６のステップＳ１では、初期送り量Ｓｏ，初期切削幅
Ｗｏを表す送り量指令値Ｓ^*，切削幅指令値Ｗ^*をＮＣ
コントローラ３２に出力し、その初期送り量Ｓｏ，初期
切削幅Ｗｏで切削加工を開始するとともに、フラグＦ
１，Ｆ２をそれぞれ「０」とし、カウンタＣを０とす
る。ステップＳ２では、振動加速度ａおよび実際の送り
量Ｓを検出し、ステップＳ３では、振動加速度ａが第１
許容範囲ａ_S以内か否かを判断する。ａ≦ａ_Sであれば
ステップＳ９以下を実行するが、ａ_S＜ａの場合には、
ステップＳ４でフラグＦ１＝０か否かを判断する。フラ
グＦ１は、ステップＳ１，Ｓ９で「０」とされるため、
ステップＳ４以下の最初の実行時には「０」であり、ス
テップＳ５において、その時の実際の送り量Ｓを送り量
上限値Ｓｕとするとともに、ステップＳ６でフラグＦ１
を「１」、フラグＦ２を「０」とする。フラグＦ１＝１
とされることにより、以後のサイクルではステップＳ４
に続いてステップＳ７以下を実行するようになる。

【００２５】ステップＳ７では、送り量Ｓが送り量下限
値Ｓｄ以下か否かを判断し、下限値Ｓｄ以下の場合には
現在の送り量Ｓを維持するが、Ｓｄ＜Ｓの場合には、ス
テップＳ８において前記演算式（１）に従って新たな送
り量指令値Ｓ^*を求め、その送り量指令値Ｓ^*をＮＣコ
ントローラ３２に出力することにより、送り量Ｓを小さ
くする。かかるステップＳ８は、前記ステップＳ３の判
断がＹＥＳとなるまで繰り返し実行され、これにより送
り量Ｓが速やかに低減されるとともに、それに伴って振
動加速度ａが速やかに低下し、第１許容範囲ａ_S以内と
される。図７は、初期送り量Ｓo ＝０．０２ｍｍ／ｒｅ
ｖ、初期切削幅Ｗｏ＝３ｍｍの場合の振動加速度ａ，送
り量Ｓの変化を示すタイムチャートで、Ａ点，Ｂ点，Ｃ
点は、それぞれステップＳ３の判断がＮＯとなってステ
ップＳ４以下の実行を開始した位置であり、それ等のＡ
点，Ｂ点，Ｃ点から送り量Ｓが急速に低下している範囲
が、ステップＳ８の実行によるものである。振動加速度
ａは送り量Ｓの減少から約１秒遅れて減少し、振動加速
度ａが第１許容範囲ａ_Sを越えている時間は数秒であ
る。

【００２６】前記ステップＳ３の判断がＹＥＳの場合、
すなわちａ≦ａ_Sの場合には、ステップＳ９においてフ
ラグＦ１を「０」とし、以後のサイクルで再びステップ
Ｓ３の判断がＮＯとなった場合には、ステップＳ５で送
り量上限値Ｓｕが更新されるようにする。ステップＳ１
０では、現在の送り量Ｓの１．２倍の値１．２Ｓが送り
量上限値Ｓｕより小さいか否かを判断し、Ｓｕ≦１．２
ＳであればステップＳ１８以下を実行するが、１．２Ｓ
＜Ｓｕの場合にはステップＳ１１でフラグＦ２＝０か否
かを判断する。フラグＦ２は、ステップＳ１，Ｓ６，Ｓ
１８で「０」とされるため、ステップＳ１１以下の最初
の実行時には「０」であり、ステップＳ１２において
１．２Ｓを新たな送り量指令値Ｓ^*とし、その送り量指
令値Ｓ^*をＮＣコントローラ３２に出力することにより
送り量Ｓを１．２倍にする。次のステップＳ１３ではフ
ラグＦ２を「１」とし、ステップＳ１４ではカウンタＣ
を０とする。フラグＦ２＝１とされることにより、以後
のサイクルではステップＳ１１に続いてステップＳ１５
以下を実行するようになる。

【００２７】ステップＳ１５ではカウンタＣに１を加算
し、ステップＳ１６ではカウンタＣの内容が２か否かを
判断する。そして、カウンタＣの内容が２になると、す
なわちステップＳ１２で送り量Ｓを１．２倍とした後２
サイクルが経過すると、ステップＳ１７でフラグＦ２を
「０」とする。フラグＦ２＝０とされることにより、次
のサイクルではステップＳ１２以下を実行し、送り量Ｓ
を再び１．２倍とする。すなわち、振動加速度ａが第１
許容範囲ａ_S以下の場合には、送り量変化に対する振動
加速度変化の応答遅れを考慮して、３サイクル毎すなわ
ち約１．２ｓｅｃ毎に送り量Ｓを１．２倍とし、送り量
Ｓを比較的緩やかに増大させるのである。前記図７にお
いて、前記Ａ点，Ｂ点，Ｃ点から急激に低下した送り量
Ｓがその後徐々に増大している範囲が、ステップＳ１１
以下の実行によるものである。また、Ｂ点およびＣ点
は、ステップＳ１１以下の実行で送り量Ｓが増大させら
れることにより、振動加速度ａが再び第１許容範囲ａ_S
を越えた位置である。

【００２８】前記ステップＳ１０の判断がＮＯの場合、
すなわちＳｕ≦１．２Ｓの場合には、送り量Ｓを変更す
ることなくステップＳ１８以下を実行する。図７のＤ点
は、この時の位置であり、振動加速度ａが第１許容範囲
ａ_S以内で且つ送り量Ｓが送り量上限値Ｓｕに近い状態
である。ステップＳ１８ではフラグＦ２を「０」とし、
ステップＳ１９では一連の加工が終了したか否か、すな
わちＮＣコントローラ３２から終了信号ＳＥが供給され
ているか否かを判断し、加工が終了するまで前記ステッ
プＳ２以下を繰り返し実行する。

【００２９】ここで、上記送り量制御では、主軸台１４
の振動加速度ａを検出して切削面粗さＲを評価している
ため、騒音レベルやＡＥ信号を用いる場合に比較して切
削面粗さＲの評価が正確で、切削面粗さＲを高い精度で
管理できる。特に、本実施例ではＦＦＴ分析器２８を用
いて主軸台１４の固有振動周波数ｆ_nに関する振動加速
度ａを検出しているため、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が高
く、振動加速度ａを高速，高精度で検出でき、高速切削
にも十分に対応できるのである。

【００３０】また、目標切削面粗さＲｏおよび初期切削
幅Ｗｏに応じて第１相関データから第１許容範囲ａ_Sが
求められ、実際の振動加速度ａがその第１許容範囲ａ_S
以下となるように送り量Ｓを増減制御しているため、目
標切削面粗さＲｏや初期切削幅Ｗｏが異なる場合でも、
常に目標切削面粗さＲｏを満足するように切削加工が行
われ、切削面粗さＲｏに関する加工精度が向上する。特
に、ステップＳ８では、振動加速度ａが第１許容範囲ａ
_S以内となるようにする送り量を演算式（１）に従って
求め、その演算結果に従って送り量を低減するようにな
っているため、振動加速度ａが速やかに第１許容範囲ａ
_S以内とされる利点がある。

【００３１】また、本実施例では送り量Ｓが送り量上限
値Ｓｕに近づけられる過程で振動加速度ａが第１許容範
囲ａ_Sを越えた場合には、その時の送り量Ｓが新たな送
り量上限値Ｓｕに設定されるとともに、演算式（１）に
従って送り量Ｓが小さくされ、その後再び送り量Ｓが新
たな送り量上限値Ｓｕに近づけられるため、振動加速度
ａが第１許容範囲ａ_S以内、言い換えれば目標切削面粗
さＲｏが得られる範囲で、できるだけ送り量Ｓが大きく
され、面精度を損なうことなく高能率加工を行うことが
できる。送り量Ｓは一旦小さくされた後再び送り量上限
値Ｓｕに近づけられるため、送り量変化から振動加速度
変化までの応答遅れを考慮することなく、演算式（１）
に従って繰り返し送り量Ｓを低下させることが可能で、
振動加速度ａが第１許容範囲ａ_Sを越えている時間を短
くでき、それだけ切削面粗さが向上する。

【００３２】図８は、初期送り量Ｓo ＝０．０２ｍｍ／
ｒｅｖ、初期切削幅Ｗｏ＝３ｍｍ、目標切削面粗さＲｏ
＝３μｍとして溝削りを行う場合に上記送り量制御を行
った後、実際の切削面粗さＲを測定した結果を示す図
で、切削面粗さＲは約２μｍであり、目標切削面粗さＲ
ｏ以下であった。これに対し、図９は、送り量Ｓ＝０．
０２ｍｍ／ｒｅｖ、切削幅Ｗ＝３ｍｍのままで切削加工
を行った場合で、切削面粗さＲは約８３μｍであり、本
実施例の送り量制御を行うことにより、高速切削を維持
しつつ切削面粗さＲが大幅に向上することが判る。

【００３３】送り量・切削幅制御ブロック４６による信
号処理のうち、上記図６のステップＳ２〜Ｓ１８を実行
する部分は送り量制御手段に相当し、そのうちのステッ
プＳ５を実行する部分は送り量上限更新手段に相当し、
ステップＳ３，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２を実行する部分は
送り量変更手段に相当し、ステップＳ２を実行する部分
はロータリエンコーダ３４と共に送り量検出手段を構成
している。上記ステップＳ８を実行する部分は第２演算
手段に相当する。

【００３４】図１０は、制御モードＳＭが切削幅制御の
場合の作動を説明するフローチャートで、所定のサイク
ルタイムで繰り返し実行する。かかる図１０のステップ
Ｑ１では、初期送り量Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏを表す送り
量指令値Ｓ^*，切削幅指令値Ｗ^*をＮＣコントローラ３
２に出力し、その初期送り量Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏで切
削加工を開始する。ステップＱ２では、振動加速度ａお
よび実際の切削幅Ｗを検出し、ステップＱ３では、振動
加速度ａが第２許容範囲ａ_W以内か否かを判断する。ａ
≦ａ_Wであれば、ステップＱ５で終了信号ＳＥの有無に
より一連の加工が終了したか否かを判断し、加工が終了
するまでステップＱ２以下を繰り返し実行する。また、
ａ_W＜ａの場合には、ステップＱ４で前記演算式（２）
に従って新たな切削幅指令値Ｗ^*を求め、その切削幅指
令値Ｗ^*をＮＣコントローラ３２に出力することによ
り、切削幅Ｗを小さくする。かかるステップＱ４は、前
記ステップＱ３の判断がＹＥＳとなるまで繰り返し実行
され、これにより切削幅Ｗが低減されるとともに、それ
に伴って振動加速度ａが低下し、第２許容範囲ａ_W以内
とされる。

【００３５】図１１は、初期送り量Ｓo ＝０．０２ｍｍ
／ｒｅｖ、初期切削幅Ｗｏ＝３ｍｍの場合の振動加速度
ａ，切削幅Ｗの変化を示すタイムチャートで、Ａ点はス
テップＱ３の判断がＮＯとなってステップＱ４の実行を
開始した位置であり、そのＡ点から切削幅Ｗが段階的に
低下している範囲が、ステップＱ４の実行によるもので
ある。振動加速度ａは切削幅Ｗの減少から約１秒遅れて
減少し、振動加速度ａが第２許容範囲ａ_Wを越えている
時間は数秒である。かかる切削幅制御を行った場合も、
前記送り量制御の場合と同様に、切削面粗さＲは目標切
削面粗さＲｏ以下であった。なお、本実施例の工作機械
１０における切削幅Ｗの１回の最大変更量は約０．５ｍ
ｍであるため、ステップＱ４で切削幅指令値Ｗ^*が極端
に変化しても、切削幅Ｗは１サイクルで０．５ｍｍ低下
するだけである。また、ステップＱ４では、実際に切削
幅Ｗが変化するまで待機しており、その所要時間は約
０．３２ｓｅｃで、このように切削幅Ｗを変更する場合
のサイクルタイムは約０．７２ｓｅｃである。すなわ
ち、ステップＱ４における切削幅指令値Ｗ^*の変化幅が
大きい場合、実際の切削幅Ｗは約０．７２ｓｅｃ毎に
０．５ｍｍずつ減少させられることになり、結果的に切
削幅変化から振動加速度変化までの応答遅れを考慮した
制御となっている。

【００３６】この切削幅制御でも、主軸台１４の振動加
速度ａを検出して切削面粗さＲを評価しているととも
に、ＦＦＴ分析器２８を用いて振動加速度ａを検出して
いることから、前記送り量制御の場合と同様に切削面粗
さＲを高い精度で管理できるとともに、高速切削にも十
分に対応できる。また、目標切削面粗さＲｏおよび初期
送り量Ｓｏに応じて第３相関データから第２許容範囲ａ
_Wが求められ、実際の振動加速度ａがその第２許容範囲
ａ_W以内となるように切削幅Ｗを低減制御しているた
め、目標切削面粗さＲｏや初期送り量Ｓｏが異なる場合
でも、常に目標切削面粗さＲｏを満足するように切削加
工が行われ、切削面粗さＲｏに関する加工精度が向上す
る。特に、ステップＱ４では、振動加速度ａが第２許容
範囲ａ_W以内となるようにする切削幅を演算式（２）に
従って求め、その演算結果に従って切削幅を低減するよ
うになっているため、振動加速度ａが速やかに第２許容
範囲ａ_W以内とされる利点がある。

【００３７】送り量・切削幅制御ブロック４６による信
号処理のうち、上記図１０のステップＱ２〜Ｑ４を実行
する部分は切削幅制御手段に相当し、そのうちのステッ
プＱ４を実行する部分は第４演算手段に相当する。

【００３８】図１２〜図１４は、制御モードＳＭが複合
制御の場合の作動を説明するフローチャートで、所定の
サイクルタイムで繰り返し実行する。図１２のステップ
Ｗ１では、初期送り量Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏを表す送り
量指令値Ｓ^*，切削幅指令値Ｗ^*をＮＣコントローラ３
２に出力し、その初期送り量Ｓｏ，初期切削幅Ｗｏで切
削加工を開始するとともに、フラグＦ１〜Ｆ６をそれぞ
れ「０」とし、カウンタＣを０とする。ステップＷ２で
はフラグＦ３が「０」か否かを判断し、Ｆ３＝０の場合
はステップＷ３以下を実行し、Ｆ３＝１の場合はステッ
プＷ１０以下を実行する。フラグＦ３は、送り量制御で
は振動加速度ａを第１許容範囲ａ_S以内にできない場合
に図１３のステップＷ２８で「１」とされ、切削幅制御
で振動加速度ａが第２許容範囲ａ_W以内となった場合に
図１２のステップＷ１３で「０」とされるもので、ステ
ップＷ３以下は送り量制御を行う部分で、ステップＷ１
０以下は切削幅制御を行う部分である。加工開始当初は
Ｆ３＝０であるため、ステップＷ３以下の送り量制御を
実行する。

【００３９】ステップＷ３では、振動加速度ａおよび実
際の送り量Ｓを検出し、ステップＷ４では、振動加速度
ａが第１許容範囲ａ_S以内か否かを判断する。ａ≦ａ_S
であればステップＷ５以下を実行するが、ａ_S＜ａの場
合には図１３のステップＷ２１以下を実行する。図１３
のステップＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２４，Ｗ２５は、それぞ
れ前記図６のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８と同じ内
容で、送り量上限値Ｓｕを更新するとともに、ａ≦ａ_S
となるまで送り量Ｓを速やかに小さくする。ステップＷ
２３は、フラグＦ１，Ｆ４を「１」とし、フラグＦ２，
Ｆ６を「０」とする。また、ステップＷ２６ではタイマ
Ｔをリセットし、ステップＷ２７ではタイマＴの計時内
容が予め定められた判断時間Ｔａを経過したか否かを判
断する。タイマＴは、ステップＷ２４の判断がＮＯの場
合にリセットされるため、ステップＷ２４の判断がＹＥ
Ｓとなった後の経過時間、すなわち送り量Ｓが送り量下
限値Ｓｄに達した後の経過時間を計時することとなり、
判断時間Ｔａを越えても前記ステップＷ４の判断がＹＥ
Ｓとならない場合には、ステップＷ２８でフラグＦ３を
「１」とし、以後のサイクルではステップＷ２に続いて
ステップＷ１０以下の切削幅制御が行われるようにす
る。

【００４０】図１５は、初期送り量Ｓo ＝０．０６ｍｍ
／ｒｅｖ、初期切削幅Ｗｏ＝５ｍｍの場合の振動加速度
ａ，送り量Ｓ，切削幅Ｗの変化を示すタイムチャート
で、Ａ点およびＤ点はステップＷ４の判断がＮＯとなっ
てステップＷ２１以下の実行を開始した位置であり、そ
のＡ点，Ｄ点から送り量Ｓが急激に低下している範囲
が、ステップＷ２５の実行によるものである。振動加速
度ａは送り量Ｓの減少から約１秒遅れて減少している。
また、Ｂ点は、ステップＷ２１以下の送り量低減制御で
は振動加速度ａが第１許容範囲ａ_S以内とならず、ステ
ップＷ２７の判断がＹＥＳとなってステップＷ２８でフ
ラグＦ３が「１」とされ、ステップＷ１０以下の切削幅
制御を開始した位置である。この場合は、前記判断時間
Ｔａとして１０秒程度の値が設定されている。

【００４１】図１２に戻って、ステップＷ５ではフラグ
Ｆ１を「０」とし、ステップＷ６ではフラグＦ６が
「０」か否かを判断する。フラグＦ６は、前記ステップ
Ｗ１，Ｗ２３，および切削幅制御実行中のステップＷ１
４で「０」とされるため、ステップＷ５以下の最初の実
行時にはＦ６＝０であり、続いてステップＷ７を実行す
る。ステップＷ７，Ｗ８，Ｗ９は、前記図６のステップ
Ｓ１０，Ｓ１８，Ｓ１９と同じ内容で、ステップＷ７で
は１．２Ｓが送り量上限値Ｓｕより小さいか否かを判断
し、Ｓｕ≦１．２ＳであればステップＷ８，Ｗ９を実行
するが、１．２Ｓ＜Ｓｕの場合には図１４のステップＷ
３１以下を実行する。

【００４２】ステップＷ３１ではフラグＦ４が「０」か
否かを判断し、Ｆ４＝０であればステップＷ３２以下を
実行し、Ｆ４＝１であればステップＷ３９を実行する。
フラグＦ４は、切削幅制御実行中のステップＷ１４で
「０」とされ、ステップＷ２１以下の送り量低減制御を
実行した場合にはステップＷ２３で「１」とされるた
め、切削幅制御の直後にはステップＷ３２以下を実行す
ることになるが、送り量低減制御の実行後にはステップ
Ｗ３９を実行することになる。ステップＷ３２以下は、
前記図６のステップＳ１１以下と同様に送り量Ｓを漸増
制御する部分であるが、ステップＷ３４では、フラグＦ
２，Ｆ５を「１」とし、フラグＦ４を「０」とするよう
になっている。ステップＷ３２，Ｗ３３，Ｗ３５〜Ｗ３
８は、図６のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４〜Ｓ１７
と同じ内容である。

【００４３】ステップＷ３９ではフラグＦ５が「０」か
否かを判断し、Ｆ５＝０であればステップＷ３２以下を
実行し、Ｆ５＝１であればステップＷ４０以下を実行す
る。フラグＦ５は、切削幅制御実行中のステップＷ１４
で「０」とされ、ステップＷ３２以下の送り量漸増制御
を実行した場合にはステップＷ３４で「１」とされるた
め、ステップＷ３２以下の送り量漸増制御を行った後ス
テップＷ２１以下の送り量低減制御が行われた場合に、
フラグＦ４，Ｆ５が共に「１」となってステップＷ４０
以下を実行することになる。ステップＷ４０では送り量
上限値Ｓｕの８０％の値０．８Ｓｕを送り量指令値Ｓ^*
とし、その送り量指令値Ｓ^*をＮＣコントローラ３２に
出力することにより、送り量Ｓを一気に０．８Ｓｕまで
増大する。また、ステップＷ４１ではフラグＦ６を
「１」とし、以後のサイクルでは前記ステップＷ６に続
いてステップＷ８以下が実行されるようにする。前記図
６の送り量制御でも、初回の送り量増大制御では徐々に
送り量Ｓを増大させるが、２回目以降の送り量増大制御
では、送り量上限値Ｓｕの所定割合まで送り量Ｓを一気
に増大させるようにしても良い。

【００４４】図１５のタイムチャートにおいて、Ｃ点は
切削幅制御でａ≦ａ_Wとなった位置で、その後送り量制
御が開始されるが、この時フラグＦ４は「０」であるた
めステップＷ３２以下の送り量漸増制御が行われるとと
もにフラグＦ５が「１」とされる。Ｃ点からＤ点までの
間の時間は、この送り量漸増制御の範囲であり、Ｄ点に
おいてａ_S＜ａとなり、ステップＷ２１以下の送り量低
減制御が行われる。この送り量低減制御が行われること
によりフラグＦ４が「１」とされ、ａ≦ａ_SとなったＥ
点では、フラグＦ４，Ｆ５が共に「１」であることか
ら、ステップＷ４０で直ちにＳ^*＝０．８Ｓｕとされ
る。この時の送り量上限値Ｓｕは、Ｄ点における送り量
であり、Ｆ点の送り量はＤ点の送り量の８０％である。

【００４５】一方、前記ステップＷ２１以下の送り量低
減制御ではａ≦ａ_Sとならず、ステップＷ２８でフラグ
Ｆ３＝１とされた場合に実行するステップＷ１０以下の
切削幅制御は、前記図１０のステップＱ２〜Ｑ４と同様
に、振動加速度ａが第２許容範囲ａ_W以内になるまで切
削幅Ｗが低減される。ステップＷ１０〜Ｗ１２は、図１
０のステップＱ２〜Ｑ４と同じ内容である。また、この
切削幅制御中に実行するステップＷ１４では、フラグＦ
４，Ｆ５，Ｆ６を何れも「０」とし、ａ≦ａ_Wとなった
時に実行するステップＷ１３ではフラグＦ３を「０」と
する。フラグＦ３＝０とされることにより、以後のサイ
クルではステップＷ３以下の送り量制御が行われるよう
になる。図１５のタイムチャートのＢ点からＣ点までの
間は、上記切削幅制御が行われている範囲である。な
お、ａ≦ａ_Wとなった時の切削幅Ｗに応じて、前記第１
相関データから目標切削面粗さＲｏを満足する第１許容
範囲ａ_Sを算出し直し、その値を用いて以後の送り量制
御が行われるようにすることもできる。送り量上限値Ｓ
ｕについても、加工開始当初の入力値などに設定変更し
ても良い。

【００４６】この複合制御では、ステップＷ３以下の送
り量制御で送り量Ｓが送り量下限値Ｓｄ以下とされても
振動加速度ａが第１許容範囲ａ_S以内とならない場合に
は、ステップＷ１０以下の切削幅制御を行って切削幅Ｗ
を小さくする一方、その切削幅制御で振動加速度ａが第
２許容範囲ａ_W以内になった場合には、再び送り量制御
に切り換えられて送り量Ｓが増減制御されるため、初期
送り量Ｓｏや初期切削幅Ｗｏが大き過ぎた場合でも、目
標切削面粗さＲｏが得られるように送り量Ｓおよび切削
幅Ｗが制御され、確実に所望する切削面粗さＲｏで切削
加工が行われるようになる。また、その目標切削面粗さ
Ｒｏを満足する範囲で、送り量Ｓができるだけ大きくさ
れるため、高い加工能率が得られる。特に、ステップＷ
３２以下の送り量漸増制御を行った後ステップＷ２１以
下の送り量低減制御が行われた場合、その後の送り量増
大制御では、送り量上限値Ｓｕの８０％まで送り量Ｓが
一気に増大させられるため、一層高い加工能率が得られ
るのである。

【００４７】送り量・切削幅制御ブロック４６による信
号処理のうち、上記図１２〜図１４のステップＷ３〜Ｗ
８，Ｗ２１〜Ｗ２５，Ｗ３１〜Ｗ４１を実行する部分は
送り量制御手段に相当し、ステップＷ１０〜Ｗ１２を実
行する部分は切削幅制御手段に相当する。また、ステッ
プＷ２２を実行する部分は送り量上限更新手段に相当
し、ステップＷ４，Ｗ７，Ｗ２５，Ｗ３３，Ｗ４０を実
行する部分は送り量変更手段に相当し、ステップＷ３を
実行する部分はロータリエンコーダ３４と共に送り量検
出手段を構成している。更に、上記ステップＷ２５，Ｗ
１２を実行する部分はそれぞれ第２演算手段，第４演算
手段に相当し、ステップＷ２８を実行する部分は第１切
換手段に相当し、ステップＷ１３を実行する部分は第２
切換手段に相当する。

【００４８】一方、上記のように本実施例では制御モー
ドＳＭにより、図６の送り量制御、図１０の切削幅制
御、図１２〜図１４の複合制御を設定できるため、例え
ば送り量制御では十分に振動を低減できない場合には切
削幅制御を行い、切削幅制御では十分に振動を低減でき
ない場合には送り量制御を行うなど、所望する切削面粗
さＲｏで高能率加工が行われるように、加工条件等に応
じて制御モードＳＭを自由に選択できる利点がある。

【００４９】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００５０】例えば、前記実施例の複合制御ではフラグ
Ｆ３によって送り量制御と切削幅制御とが自動的に切り
換えられるようになっていたが、切換スイッチ等の手動
操作で切り換えられるようにしても良い。その場合に
は、送り量Ｓや切削幅Ｗ，振動加速度ａなどの情報を液
晶パネル等の表示器に表示したり、制御の切換えを促す
ブザーを鳴らしたりすることが望ましい。

【００５１】また、前記実施例における送り量Ｓの増大
制御ではＳ^*＝１．２Ｓ，Ｓ^*＝０．８Ｓｕに従って送
り量Ｓを増大するようになっていたが、この変更割合は
適宜定められる。送り量Ｓや切削幅Ｗを低減する演算式
（１），（２）についても、第２相関データ，第４相関
データに基づいて適宜定められる。

【００５２】また、前記実施例では切削幅Ｗまたは送り
量Ｓをパラメータとして振動加速度ａと切削面粗さＲと
の第１相関データ，第３相関データが定められていた
が、主軸台１４の回転速度や被加工物１２の直径寸法，
材質など、振動レベルと切削面粗さとの関係に影響を与
える他の要素を、必要に応じて上記相関データのパラメ
ータに加えることもできる。

【００５３】また、前記実施例では振動レベルとして振
動加速度ａを検出するようになっていたが、振動速度，
振動変位，或いはそれ等の関数など、振動の大きさを表
す量であれば良い。

【００５４】また、前記実施例の送り量制御では振動加
速度変化の応答遅れを考慮することなく送り量Ｓを演算
式（１）に従って所定のサイクルタイムで繰り返し低減
するようになっていたが、送り量変化から振動加速度変
化までの遅れ時間を考慮して、次の低減制御までにディ
レイ時間を設けることも可能である。切削幅制御につい
ても、積極的にディレイ時間を設けることができる。

【００５５】また、前記実施例では主軸台１４の振動を
検出するようになっていたが、刃物台１８の振動を検出
するようにしても良い。

【００５６】また、前記実施例の工作機械１０は主軸台
１４が被加工物１２を把持して回転駆動するようになっ
ていたが、フライス等の工具を回転駆動して切削加工を
行う工作機械にも本発明は同様に適用され得る。

【００５７】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明の切削適応制御装置を備えた工作機械の
概略構成図である。

【図３】図２の小型計算機の機能を説明するブロック線
図である。

【図４】図３の第１データメモリが記憶している第１相
関データを得るための元となる基本データを示す図であ
る。

【図５】図３の第３データメモリが記憶している第３相
関データを得るための元となる基本データを示す図であ
る。

【図６】図３の送り量・切削幅制御ブロックによって実
行される送り量制御の内容を説明するフローチャートで
ある。

【図７】図６の送り量制御を行った場合の振動加速度お
よび送り量の変化を示すタイムチャートの一例である。

【図８】図６の送り量制御を行った場合の切削面粗さの
測定結果を示す図である。

【図９】送り量制御を行うことなく初期送り量，初期切
削幅のままで切削加工を行った場合の切削面粗さの測定
結果を示す図である。

【図１０】図３の送り量・切削幅制御ブロックによって
実行される切削幅制御の内容を説明するフローチャート
である。

【図１１】図１０の切削幅制御を行った場合の振動加速
度および切削幅の変化を示すタイムチャートの一例であ
る。

【図１２】図１３，図１４と共に、図３の送り量・切削
幅制御ブロックによって実行される複合制御の内容を説
明するフローチャートである。

【図１３】図１２，図１４と共に、図３の送り量・切削
幅制御ブロックによって実行される複合制御の内容を説
明するフローチャートである。

【図１４】図１２，図１３と共に、図３の送り量・切削
幅制御ブロックによって実行される複合制御の内容を説
明するフローチャートである。

【図１５】図１２〜図１４の複合制御を行った場合の振
動加速度，送り量，および切削幅の変化を示すタイムチ
ャートの一例である。

【符号の説明】

１０：工作機械１２：被加工物１６：工具２４：加速度センサ（振動検出手段）２６：増幅器（振動検出手段）２８：ＦＦＴ分析器（振動検出手段）３０：小型計算機３４：ロータリエンコーダ３８：第１データメモリ（第１データ記憶手段）３９：第２データメモリ（第２データ記憶手段）４０：第３データメモリ（第３データ記憶手段）４１：第４データメモリ（第４データ記憶手段）４２：第１演算ブロック（第１演算手段）４４：第２演算ブロック（第３演算手段）４６：送り量・切削幅制御ブロック４８：入力装置（入力手段，切換手段）Ｒｏ：目標切削面粗さＳｏ：初期送り量Ｗｏ：初期切削幅ａ：振動加速度（振動レベル）ａ_S：第１許容範囲ａ_W：第２許容範囲Ｓ：送り量Ｓ^*：送り量指令値Ｓｕ：送り量上限値Ｓｄ：送り量下限値Ｗ：切削幅Ｗ^*：切削幅指令値ステップＳ２〜Ｓ１８：送り量制御手段ステップＳ２：送り量検出手段ステップＳ５：送り量上限更新手段ステップＳ３，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２：送り量変更手段ステップＳ８：第２演算手段ステップＱ２〜Ｑ４：切削幅制御手段ステップＱ４：第４演算手段ステップＷ３〜Ｗ８，Ｗ２１〜Ｗ２５，Ｗ３１〜Ｗ４
１：送り量制御手段ステップＷ１０〜Ｗ１２：切削幅制御手段ステップＷ３：送り量検出手段ステップＷ２２：送り量上限更新手段ステップＷ４，Ｗ７，Ｗ２５，Ｗ３３，Ｗ４０：送り量
変更手段ステップＷ２５：第２演算手段ステップＷ１２：第４演算手段ステップＷ２８：第１切換手段ステップＷ１３：第２切換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具または被加工物を回転駆動しつつ相対
移動させて切削加工を行う工作機械において、被加工物
の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設定し
た範囲内となるように送り量を制御する切削適応制御装
置であって、目標切削面粗さ，初期送り量，および初期切削幅を入力
する入力手段と、切削加工中の工作機械の振動レベルを検出する振動検出
手段と、切削幅をパラメータとして工作機械の振動レベルと切削
面粗さとの第１相関データを記憶している第１データ記
憶手段と、工作機械の振動レベルと送り量との第２相関データを記
憶している第２データ記憶手段と、前記第１相関データに基づいて、前記目標切削面粗さが
得られる振動レベルの第１許容範囲を前記初期切削幅に
応じて求める第１演算手段と、前記振動レベルが前記第１許容範囲を越えている場合
に、前記第２相関データに基づいて該振動レベルが該第
１許容範囲内となるようにする送り量を求める第２演算
手段を備え、該第２演算手段の演算結果に従って送り量
を低減する送り量制御手段とを有することを特徴とする
振動検出による工作機械の切削適応制御装置。
【請求項２】工具または被加工物を回転駆動しつつ相対
移動させて切削加工を行う工作機械において、被加工物
の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設定し
た範囲内となるように切削幅を制御する切削適応制御装
置であって、目標切削面粗さ，初期切削幅，および初期送り量を入力
する入力手段と、切削加工中の工作機械の振動レベルを検出する振動検出
手段と、送り量をパラメータとして工作機械の振動レベルと切削
面粗さとの第３相関データを記憶している第３データ記
憶手段と、工作機械の振動レベルと切削幅との第４相関データを記
憶している第４データ記憶手段と、前記第３相関データに基づいて、前記目標切削面粗さが
得られる振動レベルの第２許容範囲を前記初期送り量に
応じて求める第３演算手段と、前記振動レベルが前記第２許容範囲を越えている場合
に、前記第４相関データに基づいて該振動レベルが該第
２許容範囲内となるようにする切削幅を求める第４演算
手段を備え、該第４演算手段の演算結果に従って切削幅
を低減する切削幅制御手段とを有することを特徴とする
振動検出による工作機械の切削適応制御装置。
【請求項３】工具または被加工物を回転駆動しつつ相対
移動させて切削加工を行う工作機械において、被加工物
の切削中に発生する工作機械の振動レベルが予め設定し
た範囲内となるように送り量または切削幅を制御する切
削適応制御装置であって、目標切削面粗さ，初期切削幅，および初期送り量を入力
する入力手段と、切削加工中の工作機械の振動レベルを検出する振動検出
手段と、切削幅をパラメータとして工作機械の振動レベルと切削
面粗さとの第１相関データを記憶している第１データ記
憶手段と、工作機械の振動レベルと送り量との第２相関データを記
憶している第２データ記憶手段と、送り量をパラメータとして工作機械の振動レベルと切削
面粗さとの第３相関データを記憶している第３データ記
憶手段と、工作機械の振動レベルと切削幅との第４相関データを記
憶している第４データ記憶手段と、前記第１相関データに基づいて、前記目標切削面粗さが
得られる振動レベルの第１許容範囲を前記初期切削幅に
応じて求める第１演算手段と、前記振動レベルが前記第１許容範囲を越えている場合
に、前記第２相関データに基づいて該振動レベルが該第
１許容範囲内となるようにする送り量を求める第２演算
手段を備え、該第２演算手段の演算結果に従って送り量
を低減する送り量制御手段と、前記第３相関データに基づいて、前記目標切削面粗さが
得られる振動レベルの第２許容範囲を前記初期送り量に
応じて求める第３演算手段と、前記振動レベルが前記第２許容範囲を越えている場合
に、前記第４相関データに基づいて該振動レベルが該第
２許容範囲内となるようにする切削幅を求める第４演算
手段を備え、該第４演算手段の演算結果に従って切削幅
を低減する切削幅制御手段と、該切削幅制御手段による切削幅制御と前記送り量制御手
段による送り量制御とを切り換える切換手段とを有する
ことを特徴とする振動検出による工作機械の切削適応制
御装置。
【請求項４】前記送り量制御手段は、切削加工中の送り量を検出する送り量検出手段と、前記振動レベルが前記第１許容範囲を越えたときの送り
量に基づいて、該送り量以下の所定値を送り量上限値と
する送り量上限更新手段と、前記振動レベルが前記第１許容範囲を越えた場合には、
前記第２演算手段の演算結果に従って送り量を低減する
一方、該振動レベルが該第１許容範囲内の場合には、該
送り量を前記送り量上限値に近づけるように大きくする
送り量変更手段とを有するものである請求項３に記載の
振動検出による工作機械の切削適応制御装置。
【請求項５】前記切換手段は、前記送り量制御手段による送り量制御では前記振動レベ
ルを前記第１許容範囲内にできない場合に前記切削幅制
御手段による切削幅制御に切り換える第１切換手段と、前記切削幅制御手段による切削幅制御で前記振動レベル
が前記第２許容範囲内となった場合に前記送り量制御手
段による送り量制御に切り換える第２切換手段とを有す
るものである請求項４に記載の振動検出による工作機械
の切削適応制御装置。