JPWO2018181447A1 - 工作機械の制御装置および工作機械 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)第1の工具台と第2の工具台が、互いに独立してワークの加工送り方向に沿って往復移動可能に設けられている。よって、ワークが1回転する間に第1の切削工具が往復移動する回数と、ワークが1回転する間に第2の切削工具が往復移動する回数とを異なる値に設定でき、切屑を分断する振動切削加工する場合に、1つの振動回数に限定されずに済む。また、一つの切削工具で振動切削加工を行った場合には切屑が分断できなかった整数付近の振動回数に設定しても切屑を分断することができ、振動周波数が最小IT(基準周期)によって制限されている場合でも、切屑が分断できない振動回数領域を気にせず主軸回転数を選択することが可能となる。よって、振動切削加工を実行するための条件設定が容易になり、作業を速やかに開始することができる。
また、切削加工時に生ずる負荷も2つの切削工具で分担するので、工具寿命が向上するとともに、加工力や加工反力による工具やワークの変動量も、1つの切削工具を設けた場合に比べて減るため、ワークの加工精度の向上も図ることができる。
また、切削加工時に生ずる負荷も2つの切削工具で分担するので、工具寿命が向上するとともに、加工力や加工反力による工具やワークの変動量も、1つの切削工具を設けた場合に比べて減るため、ワークの加工精度の向上も図ることができる。
主軸110の先端にはチャック120が設けられており、ワークWはチャック120を介して主軸110に保持されている。主軸110は、主軸台110Aに回転自在に支持され、例えば主軸台110Aと主軸110との間に設けられた主軸モータ(例えばビルトインモータ)の動力によって回転する。
工作機械100のベッドには、Z軸方向送り機構160、X軸方向送り機構150が設けられている。
Z軸方向送り機構260は、Z軸方向送り機構160と同様に構成され、ベッドと一体のベース261と、Z軸方向送りテーブルをスライド自在に支持するZ軸方向ガイドレールとを備えている。Z軸方向送りテーブルが、リニアサーボモータ(いずれも図示省略)の駆動によって図示のZ軸方向に沿って移動すると、第2の工具台230AがZ軸方向に移動する。
Z軸方向送り機構160等にリニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いてもよい。
1本の切削工具130だけを想定した場合、制御装置180は、切削工具130を所定の前進量で移動(往動)させた後、切削工具130を所定の後退量で移動(復動)させる。これにより、図3に示すように、切削工具130をワークWに対して前進量と後退量との差(進行量)だけ送ることができる。
これにより、ワークWの周面は、切削工具130によって正弦曲線状に加工される。図4は、ワークWが1回転する間に切削工具130が往復移動する回数(回転毎の振動回数D1ともいう)が3.5(回/r)の例を示す。
これにより、ワークWが1回転する間に切削工具130が往復移動する回数(回転毎の振動回数D1)と、ワークWが1回転する間に切削工具230が往復移動する回数(回転毎の振動回数D2)とを異なる値に設定できる。よって、ワークWを加工する場合に、1つの振動回数に限定されずに済み、また、後述のように、振動回数を整数に設定しても切粉が発生し、加工を実行するための条件設定が容易になる。
さらに、切削工具130,230を180°対向位置に配置すれば、仮に一方の切削工具による加工力でワークWが押し出されたとしても、もう一方の切削工具による反対方向の加工力でワークWを押し出すことになるため、ワークWの変動を抑制することが可能となる。
制御部181は、CPU等からなり、各モータの作動を制御するモータ制御部190と、Z軸方向送り機構160,260の往復移動を設定する振動調整部191とを備える。
制御部181は、記憶部183の例えばROMに格納されている各種プログラムやデータをRAMにロードし、各種プログラムを実行することにより、モータ制御部190、振動調整部191を介して、工作機械100の動作を制御することができる。
制御部181が、例えば1秒間に250回の動作指令を送ることが可能であった場合、動作指令は1÷250=4(ms)周期(基準周期ITともいう)で出力可能である。一般的には、指令周期Tはこの基準周期ITの整数倍である。
振動調整部191が第1の工具台用データ192から、例えば、振動回数D1を1(回/r)に設定する。なお、送り量に対する振動振幅の比である振幅送り比率Qは1.5とする。切削工具130は、図6(A)に示すように、主軸110(ワークW)のn回転目の加工領域(図6(A)に実線で示す)、n+1回転目の加工領域(図6(A)に破線で示す)が得られる。この場合、振動回数D1が整数であり、切削工具130のn回転目の加工領域とn+1回転目の加工領域は交差しないので、切削工具130のみでは切屑を分断できない。
なお、図7(A)では切粉の形状の理解を助けるために、切削工具130,230ともに加工途中での刃先経路の例を示した。しかし、図2で説明したように、切削工具230が切削工具130から180°対向した位置より加工を開始した場合には、図7(B)に示すように、切削工具230は、主軸110のn回転目の加工領域として主軸位相180°〜360°に細めの実線で示され、n+1回転目の加工領域として主軸位相0°〜360°に細めの破線で示され、n+2回転目の加工領域として主軸位相0°〜180°に細めの1点鎖線で示される。このため、図7(A)で説明した加工量200は、主軸位相180°を跨いだ位置ではなく、0°(360°)を跨いだ位置で発生することになる。
しかしながら、切削工具130と切削工具230によるワークWへの刃先経路は、図8(A),(B)を合わせた図9に示すように、切削工具230による細めの実線、切削工具130による太めの実線、切削工具230による細めの破線、切削工具130による太めの破線の順に形成されて交差する。
詳しくは、図11(A)は1本の切削工具で加工した場合の刃先経路であり、振動回数Dが1.5(回/r)、振幅送り比率Qが0.5の例である。この場合、主軸110のn回転目の加工領域(図11(A)に実線で示す)、n+1回転目の加工領域(図11(A)に破線で示す)は交差しないことから、切屑を分断できない。
詳しくは、図12(A)は1本の切削工具で加工した場合の刃先経路であり、図10(A)で説明した例と同様に、振動回数Dが1.5(回/r)、振幅送り比率Qが1.5の例である。この場合、加工量200’で示す切粉は、図示の左右に長い扇面を有した形状になっている。
また、切削工具130と切削工具230との振動を開始する方向を異ならせることで、振動の位相を制御することができる。例えば切削工具130および切削工具230を近接した位置に設置した場合、振動を開始する方向を切削工具130では、往動方向に設定し、切削工具230では、復動方向に設定することで、切削工具130の刃先経路と切削工具230の刃先経路とをほぼ反転させた状態とすることができ、振動の位相を異ならせることができる。
また、上記説明では、ワークWが切削工具130,230に対して回転し、切削工具130,230がワークWに対してZ軸方向に往復移動する例を挙げて説明した。しかし、本発明は、ワークWが切削工具130,230に対して回転し、ワークWと例えば切削工具130が切削工具230に対してZ軸方向に往復移動する場合にも当然に適用される。
また、上記説明では、ワークWと切削工具との相対的な加工送り方向をワークWの回転軸線方向(Z軸方向)としてワークWまたは切削工具を往復移動させた場合について説明したが、加工送り方向をワークWの径方向(X軸方向)としてワークWまたは切削工具を往復させても同様の効果が得られる。
110 ・・・ 主軸
110A・・・ 主軸台
120 ・・・ チャック
130 ・・・ 切削工具
130A・・・ 第1の工具台
131 ・・・ チップ
150 ・・・ X軸方向送り機構
151 ・・・ ベース
160 ・・・ Z軸方向送り機構
161 ・・・ ベース
180 ・・・ 制御装置
181 ・・・ 制御部
182 ・・・ 入力部
183 ・・・ 記憶部
190 ・・・ モータ制御部
191 ・・・ 振動調整部
192 ・・・ 第1工具台用データ
193 ・・・ 第2工具台用データ
230 ・・・ 切削工具
230A・・・ 第2の工具台
231 ・・・ チップ
250 ・・・ X軸方向送り機構
251 ・・・ ベース
260 ・・・ Z軸方向送り機構
261 ・・・ ベース
Claims (5)
- ワークと切削工具との相対的な回転と、前記ワークと前記切削工具との相対的な加工送り方向への往復移動を制御して前記ワークを振動切削加工する工作機械の制御装置であって、
前記ワークを装着する主軸台と、
該主軸台に対して前記加工送り方向に沿って往復移動可能に設けられ、該ワークを切削するための第1の切削工具を装着する第1の工具台と、
該第1の工具台とは独立して前記主軸台に対して前記加工送り方向に沿って往復移動可能に設けられ、該ワークを切削するための第2の切削工具を装着する第2の工具台と、を制御する制御部を有する、工作機械の制御装置。 - 複数の切削工具とワークとの相対的な移動を各々独立して制御する制御部を備え、該制御部による前記移動の制御によって、前記切削工具による振動を伴う前記ワークの切削加工を行う工作機械の制御装置であって、
前記制御部が、前記ワークと所定の前記切削工具の切削加工に際して、所定の前記切削工具の刃先経路に交差するように、所定の前記切削工具の前記移動とは独立に他の前記切削工具の前記移動を制御して前記ワークの切削加工を行う工作機械の制御装置。 - 前記制御部が、前記各切削工具の設置位置に基づいて、前記切削工具各々に対して、前記ワーク1回転あたりの振動回数、または前記振動の振幅あるいは位相を制御する、請求項1または2に記載の工作機械の制御装置。
- 前記各切削工具が、前記ワークに対して対向した位置に配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置を備えた工作機械。
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