JPWO2016067371A1

JPWO2016067371A1 - 数値制御装置

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Publication number: JPWO2016067371A1
Application number: JP2015537479A
Authority: JP
Inventors: 光雄渡邊; 正一嵯峨崎; 悠貴平田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2034-10-28
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Abstract

切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置（１）であって、前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部（１０）と、前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段（４８２，４８３）と、前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部（４８４）と、を備える。

Description

本発明は、ワークとワークを加工する工具とを相対的に移動制御する数値制御装置に関する。

旋削加工において、切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、上記切削工具を低周波振動させて切削工具送り駆動モータを制御する制御機構と、を有する数値制御装置が、従来提案されている（特許文献１〜３参照）。この数値制御装置では制御機構は、各種設定を行う操作手段と、操作手段によって設定されたワークの回転速度または切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて、切削工具を同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で動作可能なデータとして、送り軸のイナーシャまたはモータ特性といった機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構の前進量、後退量、前進速度、後退速度が予め表にされて格納されている振動切削情報格納手段と、振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段と、を有している。これによって、補間経路に沿って前進、後退動作を繰り返すことによって、低周波振動を生成している。また、輪郭制御に対して指定された角度方向に振動を重畳する技術も開示されている（特許文献４参照）。

特許第５０３３９２９号公報特許第５１３９５９１号公報特許第５１３９５９２号公報特許第４２９３１３２号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、輪郭制御と主軸回転位相とを同期して制御する低周波振動ねじ切り加工のねじリード方向と垂直方向の振動を重畳して行う制御については開示されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になる数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる数値制御装置は、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１における数値制御装置の構成の一例を示すブロック図実施の形態１において工具のみをＺ軸方向およびＸ軸方向に移動させる場合の図実施の形態１において加工対象をＺ軸方向に移動させ、工具をＸ軸方向に移動させる場合の図実施の形態１においてねじ切り加工を実行する様子を示す図実施の形態１においてねじ逃げ溝を有する加工対象に対する工具の移動経路を示す図実施の形態１において図５のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図実施の形態１においてねじ逃げ溝が無い加工対象に対する工具の移動経路を示す図実施の形態１において図７のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図実施の形態１においてチャンファリング加工を説明する図実施の形態１においてねじ切り加工に振動を重畳する様子を説明する図実施の形態１にかかる「ねじ切り指令終点までの動作」、「ねじ切り指令終点での動作」および「切り上げ動作」の違いで動作方式Ａ〜Ｆを分類した図実施の形態１にかかる動作例１の加工プログラムの一部を示す図実施の形態１にかかる動作例１において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図実施の形態１にかかる動作例２の加工プログラムの一部を示す図実施の形態１にかかる動作例２において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図実施の形態２における動作方式Ａを動作例１で説明した図実施の形態２における動作方式Ａを動作例２で説明した図実施の形態３における動作方式Ｃを動作例１で説明した図実施の形態３における動作方式Ｃを動作例２で説明した図実施の形態３における動作方式Ｃの変形例を動作例１で説明した図実施の形態３における動作方式Ｃの変形例を動作例２で説明した図実施の形態４における動作方式Ｂを動作例１で説明した図実施の形態４における動作方式Ｂを動作例２で説明した図実施の形態５における動作方式Ｄを動作例１で説明した図実施の形態５における動作方式Ｄを動作例２で説明した図実施の形態６における動作方式Ｅを動作例１で説明した図実施の形態６における動作方式Ｅを動作例２で説明した図実施の形態７における動作方式Ｆを動作例１で説明した図実施の形態７における動作方式Ｆを動作例２で説明した図

以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置１は、加工対象および工具の少なくとも一方を駆動する駆動部１０と、入力手段によって構成される入力操作部２０と、表示手段によって構成される表示部３０と、加工プログラムを解析して補間処理を実行する制御演算部４０と、を有する。

駆動部１０は、加工対象および工具のいずれか一方または両方を少なくとも２軸方向に駆動する機構である。駆動部１０は、少なくとも第１駆動軸であるＸ軸および第２駆動軸であるＺ軸を駆動制御する。駆動部１０は、数値制御装置１上で規定された各軸方向に加工対象または工具を移動させるサーボモータ１１と、サーボモータ１１の位置および速度を検出する検出器１２と、検出器１２によって検出される位置および速度に基づいて、加工対象または工具の位置および速度の各軸方向の制御を行うＸ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚと、を有する。なお、以下では、駆動軸の方向を区別する必要がない場合には、Ｘ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚを単にサーボ制御部１３と表記する。実施の形態１による数値制御装置１は、工具または加工対象に設けられたこれらの駆動軸によって、工具と加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて加工対象の加工を行う。

また、駆動部１０は、加工対象を保持する主軸を回転させる主軸モータ１４と、主軸モータ１４の位置および回転速度を検出する検出器１５と、検出器１５によって検出される位置および回転速度に基づいて、主軸の回転を制御する主軸制御部１６と、を有する。

入力操作部２０は、キーボード、ボタンまたはマウスといった入力手段によって構成され、ユーザによる数値制御装置１に対するコマンドの入力または加工プログラムもしくはパラメータなどの入力が行われる。表示部３０は、液晶表示装置などの表示手段によって構成され、制御演算部４０によって処理された情報が表示される。

制御演算部４０は、入力制御部４１と、データ設定部４２と、記憶部４３と、画面処理部４４と、解析処理部４５と、機械制御信号処理部４６と、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）回路部４７と、補間処理部４８と、加減速処理部４９と、軸データ出力部５０と、を有する。

入力制御部４１は、入力操作部２０から入力される情報を受け付ける。データ設定部４２は、入力制御部４１で受け付けられた情報を記憶部４３に記憶させる。一例として、入力制御部４１は、入力された内容が加工プログラム４３２の編集の場合には、記憶部４３に記憶されている加工プログラム４３２に編集された内容を反映させ、パラメータが入力された場合には記憶部４３のパラメータ４３１の記憶領域に記憶させる。

記憶部４３は、制御演算部４０の処理で使用されるパラメータ４３１、実行される加工プログラム４３２および表示部３０に表示させる画面表示データ４３３といった情報を記憶する。また、記憶部４３には、パラメータ４３１および加工プログラム４３２以外の一時的に使用されるデータを記憶する共有エリア４３４が設けられている。画面処理部４４は、記憶部４３の画面表示データ４３３を表示部３０に表示させる制御を行う。

解析処理部４５は、１以上のブロックを含む加工プログラム４３２を読み込み、読み込んだ加工プログラム４３２を１ブロック毎に解析し、移動経路と送り速度を読み出し、１ブロックで移動する移動指令を生成する移動指令生成部４５１と、加工プログラム４３２に振動指令が含まれているかを解析し、振動指令が含まれている場合に、振動指令に含まれる振動条件を生成する振動指令解析部４５２と、を有する。振動指令解析部４５２が生成する振動条件には、例えば、低周波振動の振幅が含まれる。

機械制御信号処理部４６は、解析処理部４５によって、数値制御軸である駆動軸を動作させる指令以外の機械を動作させる指令である補助指令を読み込んだ場合に、補助指令が指令されたことをＰＬＣ回路部４７に通知する。ＰＬＣ回路部４７は、機械制御信号処理部４６から補助指令が指令されたことの通知を受けると、指令された補助指令に対応する処理を実行する。

補間処理部４８は、解析処理部４５が解析した移動指令を用い、数値制御装置１の制御の周期である処理周期の間に、指定された送り速度で移動する移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出部４８１と、工具または加工対象を振動させるための処理周期の間の移動量である振動移動量を算出する振動移動量算出部４８２と、処理周期当たりの指令移動量と振動移動量とを重畳した重畳移動量を算出する移動量重畳部４８３と、ねじ切り終了時の振動の調整を行うねじ切り終了振動調整部４８４と、を有する。なお、処理周期は補間周期とも呼ばれる。

加減速処理部４９は、補間処理部４８から出力された各駆動軸の重畳移動量を、予め指定された加減速パターンに従って、加減速を考慮した処理周期当たりの移動指令に変換する。軸データ出力部５０は、加減速処理部４９で処理された処理周期当たりの移動指令を、各駆動軸を制御するＸ軸サーボ制御部１３Ｘ、Ｚ軸サーボ制御部１３Ｚ、および主軸制御部１６に出力する。

切削工具または加工対象を振動させながら加工を行うためには、上記したように、加工を行う際に、加工対象と切削工具とを相対的に移動させればよい。図２および図３は、旋削加工を行う実施の形態１による数値制御装置１の軸の構成を模式的に示す図である。図２および図３では、紙面内に直交するＺ軸とＸ軸を設けている。図２は、加工対象６１を固定し、例えば旋削加工を行う切削工具である工具６２のみをＺ軸方向とＸ軸方向とに移動させる場合である。また、図３は、加工対象６１をＺ軸方向に移動させ、工具６２をＸ軸方向に移動させる場合である。図２および図３のいずれの場合でも、移動させる対象である加工対象６１および工具６２の両方またはいずれかにサーボモータ１１を設け、加工対象６１に主軸モータ１４を設けることで、以下に説明する低周波振動ねじ切り加工処理を行うことが可能となる。

はじめに、低周波振動を伴わないねじ切り加工の説明を行う。図４は、ねじ切り加工を実行する様子を示す図である。なお、以後の説明においては、形成するねじのリード方向に沿って移動する送り軸であるリード軸はＺ軸、リード軸と垂直方向に沿って移動する送り軸はＸ軸として説明する。なお、リード方向は主軸の回転軸の方向になっている。

図４に示すように、加工対象６１は主軸の回転により回転し、工具６２はリード方向であるＺ軸方向に移動する。ねじ切り加工では通常、Ｚ軸方向の送り軸の位置と、主軸の回転位相とを同期させてねじを加工する。主軸の回転速度とＺ軸方向の移動速度がそれぞれ一定速度であれば、等間隔のねじピッチのネジ溝が形成される。

図５は、ねじ逃げ溝６５を有する加工対象６１に対する工具６２の移動経路を示す図である。図６は、図５のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図である。図６のように加工対象６１にねじ逃げ溝６５を設けてある場合は、ねじ切り加工経路の終点部において、ねじの終端まで完全ねじを確保することができる。

図７は、ねじ逃げ溝６５が無い加工対象６１に対する工具６２の移動経路を示す図である。図８は、図７のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図である。図８のように加工対象６１にねじ逃げ溝６５を設けていない場合は、ねじ切り加工経路の終点部において、徐々にねじ溝が浅くなるような形状となる。即ち、切り上げによる不完全ねじ部が形成される。

不完全ねじ部の形状を指定するためには、図９に示すようなチャンファリング加工を行う。チャンファリング加工は、工具６２のねじ切り経路を連続させて斜め方向に切り上げる加工である。しかし、不完全ねじ部を最小にするためには、ねじ切り加工終点からチャンファリング加工なしで切り上げ動作を指令することがある。以下では、低周波振動を伴うねじ切り加工において、チャンファリング加工なしで切り上げ動作を行う場合を例として説明するが、チャンファリング加工後に切り上げ動作を行う動作についても同様の動作を行うことができる。

以下では、ねじ切り加工に低周波振動を重畳する場合について説明する。図１０は、ねじ切り加工にＸ軸方向の振動を重畳する様子を説明する図である。図１０に示すように、ねじ切り加工動作において、工具６２のリード方向であるＺ軸方向の動作にリード方向とは垂直方向であるＸ軸方向の往復送り移動である振動を重畳する。Ｘ軸方向の振動の重畳は、振動移動量算出部４８２および移動量重畳部４８３といった振動手段により実行される。なお、以下の説明において、等間隔のねじピッチのネジ溝を形成する場合は、主軸の回転速度とＺ軸方向の移動速度とはそれぞれ一定速度になっている、即ち所定の速度比を保っているものとする。

低周波振動ねじ切りを実行する場合、主軸の回転に同期してリード軸であるＺ軸を送り移動し、テーパねじ等の加工のためにＸ軸の移動を伴う場合は、Ｚ軸の送り移動に対してＸ軸の移動を補間して送り移動し、さらに主軸の回転速度と予め定めた関係にある振動をＸ軸方向の送り移動に重畳する。工具６２と加工対象６１との相対的な振動はＸ軸の駆動制御で実現される。Ｘ軸、Ｚ軸および主軸は駆動部１０が駆動している。以下では、低周波振動を伴うねじ切り加工において、Ｘ軸の送り移動が指令されない場合を例として説明する。

そして、数値制御装置１は、ねじ切り指令終点位置でプログラム指令に対して位置ずれを生じないように振動を停止させる動作を行う。この動作は、後述するとおり複数の動作方式が考えられるが、適用する動作方式については数値制御装置１に予め定められていてもよいし、パラメータ４３１、加工プログラム４３２或いはその他の方法で指示されていてもよい。

ねじ終端部でプログラム指令に対して位置ずれを生じないようにねじ切り終了振動調整部４８４が駆動部１０に振動を停止させる動作を大別すると、Ｚ軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離に基づいて、以下の２つの方式が考えられる。

（１）ねじ切り指令によるねじ切り加工の終点位置、即ちリード方向残距離が０となる位置に到達する前に振動を停止し、ねじ切り上げ部の形状が振動を重畳しないねじ切りと同様の形状となることを確保する方式。

（２）ねじ切り指令によるねじ切り加工の終点位置、即ちリード方向残距離が０となる位置まで振動を継続する方式。

図１１は、「ねじ切り指令終点までの動作」、「ねじ切り指令終点での動作」および「切り上げ動作」の違いで動作方式Ａ〜Ｆを分類した図である。動作方式Ａ〜Ｆは、上記（１）および（２）で示したように「ねじ切り指令終点までの動作」で、終点の前で振動を停止させるか、或いは終点まで振動を継続させるかで大別される。動作方式Ａは上記（１）の動作方式であり、動作方式Ｂ〜Ｆは上記（２）の動作方式である。

このように、実施の形態１にかかる数値制御装置１によれば、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になる。

以下の実施の形態２から７では、動作方式Ａ〜Ｆの動作方式を詳細に説明する。動作方式Ａ〜Ｆのそれぞれを詳細に説明する前に、実施の形態２から７の説明で用いる２つの動作例である動作例１と動作例２とを説明する。

図１２は、動作例１の加工プログラム４３２の一部を示す図である。図１２の１行目は振動ねじ切りモードの指令であり、２行目はねじ切り指令であり、３行目は切り上げ指令である。図１２の２行目の「Ｗ１０．０」はねじ切り指令経路としてＺ軸方向に１０．０ｍｍ相対移動することを示しており、３行目の「Ｕ３．０」は、切り上げ指令経路としてＸ軸方向に３．０ｍｍ相対移動することを指示している。図１３は、動作例１において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図である。

図１４は、動作例２の加工プログラム４３２の一部を示す図である。図１４の１行目は振動ねじ切りモードの指令であり、２行目はねじ切り指令であり、３行目は切り上げ指令である。図１４の２行目の「Ｗ１０．０」はねじ切り指令経路としてＺ軸方向に１０．０ｍｍ相対移動することを示しており、３行目の「Ｕ３．０」はＸ軸方向に３．０ｍｍ相対移動することを指示しており、「Ｗ２．０」はＺ軸方向に２．０ｍｍ相対移動することを指示している。図１５は、動作例２において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図である。図１４の３行目の指令を反映して、図１５の切り上げ指令経路はＸ軸方向に加えてＺ軸方向にも移動する斜め方向の経路になっている。

上述した図１２および図１４の加工プログラム４３２には動作方式Ａ〜Ｆによる違いは記載されていない。動作方式Ａ〜Ｆは、先に説明したように、数値制御装置１に予め定められて実行されてもよいし、パラメータ４３１若しくは加工プログラム４３２の他の箇所で指示されることにより実行されてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置に到達する前に振動を停止し、ねじ切り上げ部の形状が振動を重畳しないねじ切りと同様の形状となることを確保する動作方式である動作方式Ａについて説明する。Ｚ軸方向の送り速度は予め定めた速度であり、予め定めた周期でＸ軸方向の振動が重畳している場合、振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離が定まる。実施の形態２では、例えば、振動によって指令経路に重畳されるＸ軸方向の移動量が０となった時点で、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置までのＺ軸方向の距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となった場合は、振動の重畳を停止する。

図１６は、動作方式Ａを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ａは、低周波振動ねじ切り加工において、ねじ切り加工の終点位置までに振動を停止する方式である。具体的には、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図１６に示すように、振動の位相が０°即ち指令経路のＸ軸方向に振動により重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置即ちねじ切り加工の終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となるまでは図１６の（１）に示すように、振動を重畳したねじ切りを駆動部１０に継続させる。そして、振動の位相が０°即ちＸ軸方向に重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となる図１６の（２）の時点で、ねじ切り終了振動調整部４８４は駆動部１０に振動の重畳を停止させる。その後は、図１６の（３）に示すようにねじ切り指令終点位置まで振動を重畳しないねじ切り加工を行う。その後は、図１６の（４）に示すようにプログラム指令経路に沿った切り上げ動作を行う。

図１７は、動作方式Ａを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図１６と同様に、ねじ切り終了振動調整部４８４は、振動の位相が０°即ち指令経路のＸ軸方向に振動により重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となるまでは図１７の（１）に示すように、振動を重畳したねじ切りを駆動部１０に継続させる。そして、振動の位相が０°即ちＸ軸方向に重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となる図１７の（２）の時点で、ねじ切り終了振動調整部４８４は駆動部１０に振動の重畳を停止させる。その後は、図１７の（３）に示すようにねじ切り指令終点位置まで振動を重畳しないねじ切り加工を行う。その後は、図１７の（４）に示すようにプログラム指令経路に沿った切り上げ動作を行う。

実施の形態２にかかる数値制御装置１によれば、振動を伴わないねじ切りと同様な切り上げ動作の実現が可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の代表例として動作方式Ｃについて説明する。

図１８は、動作方式Ｃを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｃの低周波振動ねじ切り加工においては、図１８の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了する。そして、図１８の（２）に示す、次の移動指令である切り上げ指令においては、プログラム指令経路のＸ軸方向の移動量からねじ切り指令終点位置における振動重畳量を差し引いたＸ軸方向の移動量となるように、駆動部１０はＸ軸を駆動する。

図１９は、動作方式Ｃを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図１８と同様に、図１９の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了する。そして、図１９の（２）に示す、次の移動指令である切り上げ指令においては、プログラム指令経路のＺ軸方向の移動に変化はないが、プログラム指令経路のＸ軸方向の移動量からねじ切り指令終点位置における振動重畳量を差し引いたＸ軸方向の移動量となるように、駆動部１０はＸ軸を駆動する。

次に、ねじ切り指令終点位置まで振動を継続する動作方式Ｃの変形例について説明する。動作方式Ｃの変形例においては、例えば、図１２および図１４の加工プログラム４３２の２行目のねじ切り指令によって、ねじ切り指令終点位置への移動と、予め定められた切り上げ量および切り上げ速度による切り上げ移動までの一連の動作が行われる。この切り上げ量および切り上げ速度は上述したようにパラメータ４３１として指示されていてもよいし、加工プログラム４３２のねじ切り指令に対して付加的に指定されてもよい。

図２０は、動作方式Ｃの変形例を動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｃの変形例の低周波振動ねじ切り加工においては、図２０の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了させる。そして、図２０の（２）において、指定されたＸ軸方向の切り上げ量に従い、駆動部１０は「ねじ切り上げ位置」までＸ軸方向に軸を移動させる。このときのＸ軸方向の移動量は、ねじ切り指令終点位置から「ねじ切り上げ位置」までのＸ軸方向の移動量から振動重畳量を差し引いた移動量の分だけＸ軸方向に移動を行う。その後、図２０の（３）に示すように、「ねじ切り上げ位置」から次ブロックの指令位置まで移動を行う。なお、図２０において、図１２の加工プログラム４３２の３行目に指定されたＸ軸移動距離の起点は、切り上げ動作および振動の重畳を加味する前のねじ切り指令終点位置である。

図２１は、動作方式Ｃの変形例を動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図２１の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了させる。そして、図２１の（２）において、指定されたＸ軸方向の切り上げ量に従い、駆動部１０は「ねじ切り上げ位置」までＸ軸方向に軸を移動させる。このときのＸ軸方向の移動量は、ねじ切り指令終点位置から「ねじ切り上げ位置」までのＸ軸方向の移動量から振動重畳量を差し引いた移動量の分だけＸ軸方向に移動を行う。その後、図２１の（３）に示すように、「ねじ切り上げ位置」から次ブロックの指令位置まで移動を行う。なお、図２１において、図１４の加工プログラム４３２の３行目に指定されたＸ軸およびＺ軸の移動距離の起点は、切り上げ動作および振動の重畳を加味する前のねじ切り指令終点位置である。動作例２の図２１の（３）においてはＺ軸方向の相対移動が存在するため、図２０の動作例１に比べて、（２）の動作と（３）の動作との違いが図面上分かりやすい例になっている。

実施の形態３にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続できると共に、切り上げ時間を短縮することが可能となる。

実施の形態４．
実施の形態４では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｂについて説明する。

図２２は、動作方式Ｂを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｂの低周波振動ねじ切り加工においては、図２２の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。しかし、ねじ切り指令終点位置のＺ軸位置である図２２の（２）で、振動を停止した後に振動重畳をキャンセルして、ねじ切り指令終点位置までＸ軸の位置を一旦戻す。即ち、図１３で示した振動を重畳する前のプログラム指令経路に一旦戻す。その後、振動を重畳しないで図２２の（３）に示すように切り上げ指令に従ったＸ軸方向の軸移動を行う。

図２３は、動作方式Ｂを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｂの低周波振動ねじ切り加工においては、図２３の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる。そして、ねじ切り指令終点位置のＺ軸位置である図２３の（２）で、振動を停止した後に振動重畳をキャンセルして、ねじ切り指令終点位置までＸ軸の位置を一旦戻す。即ち、図１５で示した振動を重畳する前のプログラム指令経路に一旦戻す。その後、振動を重畳しないで図２３の（３）に示すように切り上げ指令に従ったＸ軸およびＺ軸方向の軸移動を行う。

このように、実施の形態４にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。

実施の形態５．
実施の形態５では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｄについて説明する。

図２４は、動作方式Ｄを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｄの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２４の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動を停止した後、振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２４の（２）に示すように、Ｘ軸の位置を振動停止時の状態で保持する。そして、切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動停止時の振動重畳量以上になった場合は、図２４の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。

図２５は、動作方式Ｄを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｄの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２５の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動を停止した後、振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２５の（２）に示すように、Ｘ軸の位置を振動停止時の状態で保持しつつＺ軸方向の軸移動を行う。そして、切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動停止時の振動重畳量以上になった場合は、図２５の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸およびＺ軸方向の軸移動を行う。

動作方式Ｄは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態５にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。

実施の形態６．
実施の形態６では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｅについて説明する。

図２６は、動作方式Ｅを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｅの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２６の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２６の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動し、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は、図２６の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。Ｘ軸の位置が図２６の（２）に示すように振動重畳量となるように移動する動作と図２６の（３）に示すように切り上げ指令に従って移動する動作とは交互になり得るが、図２６ではＺ軸方向の動きがないため共にねじ切り指令終点位置におけるＸ軸方向での動作になっており、図面上は判別し難い状況になっている。図２６の（２）および（３）の動作の様子は、次に説明するＺ軸方向の動きがある動作例２を説明した図ではより明確に示される。

図２７は、動作方式Ｅを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｅの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２７の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２７の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動し、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は、図２７の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。図２７の（２）および（３）の動作は上述したように交互になっており、この動作をＸ軸上に射影した動作が図２６での（２）および（３）の動作となっている。

動作方式Ｅは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態６にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。

実施の形態７．
実施の形態７では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｆについて説明する。

図２８は、動作方式Ｆを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｆの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２８の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２８の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動する。しかしその後、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は振動を停止して、図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。動作方式Ｅとは異なり、図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行い始めた後は振動を行わない。Ｘ軸の位置が図２８の（２）に示すように振動重畳量となるように移動する動作と図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従って移動する動作とは、図２８ではＺ軸方向の動きがないため共にねじ切り指令終点位置におけるＸ軸方向での動作になっている。

図２９は、動作方式Ｆを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｆの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２９の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２９の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動する。しかしその後、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は振動を停止して、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、図２９の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。動作方式Ｅとは異なり、図２９の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行い始めた後は振動を行わない。図２９の（２）および（３）の動作をＸ軸上に射影した動作が図２８での（２）および（３）の動作となっている。

動作方式Ｆは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態７にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１数値制御装置、１０駆動部、１１サーボモータ、１２，１５検出器、１３サーボ制御部、１３ＸＸ軸サーボ制御部、１３ＺＺ軸サーボ制御部、１４主軸モータ、１６主軸制御部、２０入力操作部、３０表示部、４０制御演算部、４１入力制御部、４２データ設定部、４３記憶部、４４画面処理部、４５解析処理部、４６機械制御信号処理部、４７ＰＬＣ回路部、４８補間処理部、４９加減速処理部、５０軸データ出力部、６１加工対象、６２工具、６５ねじ逃げ溝、４３１パラメータ、４３２加工プログラム、４３３画面表示データ、４３４共有エリア、４５１移動指令生成部、４５２振動指令解析部、４８１指令移動量算出部、４８２振動移動量算出部、４８３移動量重畳部、４８４ねじ切り終了振動調整部。

Claims

切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、
前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、
前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、
前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部と、
を備える
ことを特徴とする数値制御装置。
前記ねじ切り終了振動調整部は、
前記リード方向と垂直方向の距離へ前記振動により重畳される振動量が０となった時点で、前記リード方向残距離の移動に要する時間が前記振動の波長未満である場合は、前記駆動部に前記振動を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、
前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、
前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、
前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となるまで、前記駆動部に前記振動を継続させるねじ切り終了振動調整部と、
を備える
ことを特徴とする数値制御装置。
前記ねじ切り加工の次の移動指令における前記リード方向と垂直方向の移動指令から前記ねじ切り加工の終点位置における前記振動の重畳量を差し引いた移動量を、前記リード方向と垂直方向の前記次の移動指令における移動量とする
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
加工プログラムにてねじ切り加工指令を行うことで、前記ねじ切り加工の終点位置にて前記振動を終了させた後、前記リード方向と垂直方向に前記切削工具を前記加工対象に対して相対的にねじ切り上げ位置まで移動させ、前記ねじ切り加工の次の移動指令における前記リード方向と垂直方向の移動指令から前記ねじ切り加工の終点位置から前記ねじ切り上げ位置までの前記リード方向と垂直方向の距離を差し引いた移動量を、前記リード方向と垂直方向の前記次の移動指令における移動量とする
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。