JPWO2020049720A1 - 工作機械、工作機械による加工方法、及び工作機械用の加工プログラム - Google Patents

Abstract

工作機械（１００）は、旋削加工におけるワーク（Ｗ１）の切り込みに関する入力値が入力されるタッチパネル付きディスプレイ（４０）と、複数の加工工程の実行を制御するプロセッサ（１０）と、を備える。プロセッサ（１０）は、回転軸線（Ａ３）の径方向においてワーク（Ｗ１）と旋削工具とを相対移動させてワーク（Ｗ１）に対する切り込みを行うように、ワーク主軸（１２２）と工具主軸（１１４）とを相対移動させる移動機構を制御し、移動機構および工具主軸（１１３）の少なくとも一方は、切刃（９００Ｅ）が回転軸線（Ａ３）に実質的に平行な切刃回転軸線回りに回転可能となるように構成され、プロセッサ（１０）は、複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、入力値に示す回転角度（θ）だけ切刃（９００Ｅ）が切刃回転軸線回りに回転するように、移動機構および工具主軸（１１４）の少なくとも一方を制御する。

Description

本発明は、工作機械、工作機械による加工方法、及び工作機械用の加工プログラムに関する発明である。

特許文献１は、回転軸線回りに回転するワークに対する旋削加工において、該回転軸線の径方向である切り込み方向を変更する旋削加工装置を開示している。

特開２０１０−０１７８０１号公報

本願に開示される技術の課題は、例えば、旋削加工に関する複数の加工工程において、びびり振動の発生を抑制することにある。

本開示の第１特徴に係る工作機械は、ワークを該ワークの回転軸線回りに回転可能に保持するワーク保持手段と、前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持し、工具回転軸線回りに回転可能な工具保持手段と、前記旋削工具の切刃の延長線が、前記回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記旋削工具を前記ワークに対して前記回転軸線の径方向に相対移動させる移動手段と、前記旋削加工におけるワークの切り込みに関する入力値が入力される入力手段と、複数の加工工程の実行を制御する制御手段と、を備える。前記制御手段は、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が切刃回転軸線回りに回転するように、前記工具保持手段および前記移動手段の少なくとも一方を制御する。

本開示の第２特徴に係る工作機械による加工方法は、工作機械のワーク保持手段によって、ワークを該ワークの回転軸線回りに回転可能に保持し、前記工作機械の工具保持手段によって、前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持し、前記工作機械の移動手段によって、前記旋削工具の切刃の延長線が、前記回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記旋削工具を前記ワークに対して前記回転軸線の径方向に相対移動させて前記ワークに対する切り込みを行い、前記工作機械の入力手段によって、前記切り込みに関する入力値を取得し、前記工作機械の制御手段によって、複数の加工工程の実行を制御し、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記工具保持手段によって、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が前記回転軸線に実質的に平行な切刃回転軸線回りに回転するように、前記旋削工具を回転させる。

本開示の第３特徴に係る工作機械用の加工プログラムは、工作機械を制御するプロセッサに実行される加工プログラムであって、旋削加工に関する複数の加工工程を実行するための複数のコードが規定され、前記複数のコードは、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットに適合し、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程を実行させるコードは、旋削工具を保持する工具主軸を、工具回転軸線回りに回転角度だけ回転させるためのコードと、前記工作機械の位置を管理するための３次元座標系におけるＸ軸及びＹ軸をＺ軸回りに前記回転角度だけで回転させるためのコードと、に対応付けられて規定されている。

本開示の第４特徴に係る工作機械は、ワーク回転軸線回りに回転可能であり且つワークを保持するワーク主軸と、工具回転軸線回りに回転可能であり且つ前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持する工具主軸と、前記ワーク主軸と前記工具主軸とを相対移動させる移動機構と、前記旋削加工におけるワークの切り込みに関する入力値が入力される入力回路と、複数の加工工程の実行を制御する制御回路と、を備える。前記制御回路は、前記旋削工具の切刃の延長線が、前記ワーク回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記ワーク回転軸線の径方向において前記ワークと前記旋削工具とを相対移動させて前記ワークに対する切り込みを行うように、前記移動機構を制御し、前記移動機構および前記工具主軸の少なくとも一方は、前記切刃が前記ワーク回転軸線に実質的に平行な切刃回転軸線回りに回転可能となるように構成され、前記制御回路は、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が前記切刃回転軸線回りに回転するように、前記移動機構および前記工具主軸の少なくとも一方を制御する。

本願に開示される技術によれば、例えば、旋削加工に関する複数の加工工程において、びびり振動の発生が抑制される。

図１は、第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示す図である。 図２は、制御装置のハードウェアブロック図である。 図３Ａは、ワークと旋削工具の模式図であり、図３Ｂは、旋削工具の模式図を拡大した図である。 図４Ａは、位置データの例を示す図であり、図４Ｂは、形状データの例を示す図である。 図５は、制御装置の各動作を示すフローチャートである。 図６は、回転角度を入力するための表示例を示す図である。 図７は、複数の加工工程を実行するための制御装置の各動作を示す図である。 図８は、第１加工工程を実行するための、制御装置の各動作を示すフローチャートである。 図９は、経路生成に用いる各位置の例を示す図である。 図１０Ａは、第１加工工程における旋削工具の移動を示す図であり、図１０Ｂは、第１加工工程におけるワークに対する切り込みを示す図である。 図１１は、第２加工工程を実行するための、制御装置の各動作を示すフローチャートである。 図１２Ａは、回転変換前の３次元座標系における経路と、回転変換された３次元座標系における経路とを示す図であり、図１２Ｂは、回転変換された３次元座標系におけるワークに対する切り込みを示す図である。 図１３Ａは、回転変換された３次元座標系における戻り経路と回転変換前の３次元座標系における戻り経路とを示す図であり、図１３Ｂは、戻し位置における旋削工具の回転を示す図である。 図１４は、加工計画を入力するための表示例である。 図１５は、加工計画を入力するための表示例である。 図１６は、加工計画を入力するための表示例である。 図１７は、加工計画を入力するための表示例である。 図１８は、切り込み目標位置を入力するための表示例である。 図１９は、第１実施形態における制御装置の変形例に係る制御装置のハードウェアブロック図である。 図２０は、履歴データの例を示す図である。 図２１は、加工計画を入力するための表示例である。 図２２は、第２実施形態に係る工作機械の概略構成を示す図である。 図２３Ａは、ワーク主軸に保持されたワークに対する内径旋削を示す図であり、図２３Ｂは、他のワーク主軸に保持された該ワークに対する内径旋削を示す図である。 図２４は、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットで規定された加工プログラムの例を示す図である。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、図中において同じ符号は、対応するまたは実質的に同一の構成を示している。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る工作機械１００の概略構成を示す図である。なお、図１に示すＸ軸は、工作機械１００の高さ方向に沿い、Ｙ軸は、工作機械１００の奥行方向に沿い、Ｚ軸は、工作機械１００の幅方向に沿っている。本実施形態では、ＪＩＳ規格に基づいて、ワークを保持するワーク主軸１２２の回転軸線Ａ３に平行な軸をＺ軸としている。ただし、工作機械１００の各方向と各軸との対応付けはこれに限らない。

工作機械１００は、ワークに対する旋削加工を行う。本実施形態では、工作機械１００は、複数の加工工程のうち少なくとも１回の加工工程において、旋削工具がワークを切り込む方向を変更する。これにより、例えば、旋削加工中のびびり振動の発生が抑制される。

図１に示すように、工作機械１００は、コラム１１０と、ワーク主軸台１２０と、工具交換装置１３０と、を備えている。コラム１１０、ワーク主軸台１２０、及び工具交換装置１３０は、基台１４０の上に配置されている。

コラム１１０は、基台１４０上において、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。コラム１１０には、工具主軸台１１２が取り付けられている。工具主軸台１１２は、コラム１１０に対して、Ｘ軸方向に移動可能である。工具主軸台１１２は、コラム１１０に対して、Ｙ軸方向に沿う旋回軸線Ａ１周りに旋回可能である。工具主軸台１１２には、工具主軸１１４が取り付けられている。工具主軸１１４は、工具主軸台１１２に対して回転軸線Ａ２回りに回転可能である。回転軸線Ａ２は、旋回軸線Ａ１に直交する。工具主軸１１４には、第１旋削工具９００が保持されている。

ワーク主軸台１２０は、ワーク主軸１２２を備えている。ワーク主軸１２２は、回転軸線Ａ３周りに回転可能である。回転軸線Ａ３は、Ｚ軸方向に沿っている。ワーク主軸１２２には、ワークＷ１が装着されている。

工具交換装置１３０は、工具主軸１１４に装着される工具を交換する。具体的には、工具交換装置１３０は、マガジンアーム１３２とストッカ１３４とを備えている。マガジンアーム１３２は、Ｚ軸方向に沿う軸回りに旋回可能である。マガジンアーム１３２は、ストッカ１３４に対してＸ軸方向に移動可能である。ストッカ１３４は、Ｘ軸方向に複数の旋削工具を並べて収納している。ストッカ１３４に収納される複数の旋削工具は、第２旋削工具９１０を含む。

工具交換装置１３０による旋削工具の交換は次の手順で行われる。コラム１１０は、回転軸線Ａ２がＺ軸方向に沿う状態で、Ｚ軸方向において工具交換装置１３０に近づく。マガジンアーム１３２は、マガジンアーム１３２が延びる方向の一端に第１グリッパを有し、当該延びる方向の他端に第２グリッパを有している。第１グリッパは、工具主軸１１４に装着された第１旋削工具９００を取り外すために、工具主軸１１４に装着されている第１旋削工具９００を把持する。より詳細には、マガジンアーム１３２がＺ軸方向に沿う軸周りに所定旋回角度だけ旋回すると、第１グリッパは第１旋削工具９００を把持し、同時に、第２グリッパは、ストッカ１３４に収納された第２旋削工具９１０を把持する。コラム１１０がＺ軸方向において工具交換装置１３０から離れると、第１旋削工具９００は工具主軸１１４から取り外される。マガジンアーム１３２は、工具主軸１１４に第２旋削工具９１０を装着するために、Ｚ軸方向に沿う軸回りに旋回し、第２グリッパに把持された第２旋削工具９１０を工具取付位置に移動させる。コラム１１０がＺ軸方向において工具交換装置１３０に近づくと、工具主軸１１４に第２旋削工具９１０が装着される。

工作機械１００は、各回転軸線回りの回転、各旋回軸線回りの旋回及び各軸方向における移動を制御するために、制御装置１を備えている。制御装置１は、基台１４０に接続されている。ここで、制御装置１は、工作機械１００の他の箇所に接続されてもよく、制御信号の送信や検出結果の受信ができれば、基台１４０とは別に設置されてもよい。

図２は、制御装置１のハードウェアブロック図である。図２に示すように、制御装置１は、プロセッサ１０と、メモリ２０と、通信回路３０と、タッチパネル付きディスプレイ４０と、を備えている。プロセッサ１０と、メモリ２０と、通信回路３０と、タッチパネル付きディスプレイ４０は、バス９０を介して互いに接続されている。メモリ２０は、加工に必要なプログラム及びデータを記憶している。プロセッサ１０は、メモリ２０に記憶されたプログラムを読み出して、読みだしたプログラムを実行する。これにより、制御装置１の各機能は、実現される。制御装置１が実現する各機能には、旋削加工の実行の制御が含まれる。具体的には、メモリ２０は、加工プログラム２２を記憶している。加工プログラム２２は、旋削加工を実行するための制御命令を含んでいる。

なお、ワーク主軸１２２はワーク保持手段の一例である。工具主軸１１４は工具保持手段の一例である。コラム１１０及び工具主軸台１１２は移動手段の一例であり、移動機構の一例である。タッチパネル付きディスプレイ４０は入力手段の一例であり、表示手段の一例であり、入力回路の一例である。通信回路３０は入力手段の他例であり、入力回路の他例である。工具交換装置１３０は工具交換手段の一例である。メモリ２０は記憶手段の一例である。プロセッサ１０は制御手段の一例であり、制御回路の一例であり、経路生成手段の一例である。

次に、旋削加工されるワークＷ１と、ワークＷ１を旋削する第１旋削工具９００について説明する。図３Ａは、ワークＷ１と第１旋削工具９００の模式図である。図３Ｂは、第１旋削工具９００の模式図を拡大した図である。図３Ａに示すように、旋削加工では、回転軸線Ａ２が回転軸線Ａ３と実質的に平行となるように、工具主軸台１１２が旋回軸線Ａ１回りに旋回する。第１旋削工具９００は、延伸部９０２と、チップ９０６とを備えている。延伸部９０２は、第１旋削工具９００が工具主軸１１４に保持された状態で、回転軸線Ａ２の軸方向（Ｚ軸方向）に延伸している。チップ９０６は、第１旋削工具９００が工具主軸１１４に保持された状態で、回転軸線Ａ２の軸方向における延伸部９０２の端部９０４に、設けられている。より詳細には、チップ９０６は、延伸部９０２が延びる方向と直交する方向（図３ＡにおけるＸ軸方向）における端部９０４の第１角９０４Ｃ１に配置される。延伸部９０２が延びる方向と直交する方向における端部９０４の第２角９０４Ｃ２には、チップ９０６は配置されていない。図３Ｂの拡大図に示すように、チップ９０６は、切刃９００Ｅを有する。切刃９００Ｅは、延伸部９０２が延びる方向と直交する方向（図３ＡにおけるＸ軸方向）と実質的に平行である。切刃９００Ｅは、すくい面９０８Ｓ１と逃げ面９０８Ｓ２とのエッジである。すくい面９０８Ｓ１は、延伸部９０２が延びる方向に実質的に平行である。逃げ面９０８Ｓ２は、延伸部９０２が延びる方向と実質的に直交する。切刃９００Ｅは、ノーズ９００Ｎを有する。ノーズ９００Ｎは、切刃９００Ｅが延びる方向における切刃９００Ｅの両端のうち、第１旋削工具９００の外側の一端に設けられる。Ｘ軸方向に沿う、切刃９００Ｅの延長線９００ＥＬは後述される。

なお、第１旋削工具９００は、図３Ａ及び図３Ｂに示す例に限らない。例えば、交換可能なチップ９０６は省略されてもよい。すなわち、第１旋削工具９００は、チップ９０６なしに切刃９００Ｅが端部９０４に設けられる構造を有してもよい。

ワークＷ１は、図３Ａに示すように、円筒形状を有している。ワークＷ１の中空部ＷＨ１は、ワークＷ１がワーク主軸１２２に保持された状態では、回転軸線Ａ２に実質的に平行な方向に延伸している。ただし、ワークＷ１の形状は、図３Ａに示す形状に限らない。

本実施形態では、加工プログラム２２は、ワークＷ１の旋削加工のために、３次元座標系で各位置を定義している。具体的には、図２に示すように、メモリ２０は、位置データ２４と形状データ２６とを記憶している。位置データ２４は、図４Ａに示すように、ワーク主軸位置と工具主軸位置とを含んでいる。図４Ａに示すように、ワーク主軸位置と工具主軸位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる３次元座標系で定義されている。なお、本実施形態では、ワーク主軸位置が３次元座標系の原点と一致しているので、ワーク主軸位置は、３次元座標系で（０，０，０）と定義されている。しかし、３次元座標系の原点はこれに限らない。また、工具主軸位置は、旋削加工前の工具主軸１１４の初期の位置である。また、各軸の正方向及び負方向は、適宜定義されればよい。また、位置データ２４は、図４Ａに示す位置以外の位置を含んでもよい。さらに、位置データ２４は加工プログラム２２に含められてもよい。

図４Ｂに示すように、形状データ２６は、ワーク形状データ２６０と旋削工具形状データ２６２とを含む。ワーク形状データ２６０は、複数のワークの形状を示す値を含む。例えば、図４Ｂに示すように、ワーク形状データ２６０は、円筒形状のワークＷ１の外径、内径、及び高さを含んでいる。内径旋削が不要なワークＷ２は、外径及び高さで定義されている。なお、ワークの高さとは、ワークがワーク主軸１２２に保持された状態において、ワークのＺ軸方向の長さである。旋削工具形状データ２６２は、複数の旋削工具の形状を示す値を含む。例えば、図４Ｂに示すように、旋削工具形状データ２６２は、延伸部長さ、ノーズ位置、切刃長さ、及び切刃方向を含んでいる。延伸部長さは、図３Ａに示す、延伸部９０２が延びる方向における延伸部９０２の長さである。ノーズ位置は、第１旋削工具９００が工具主軸１１４に取り付けられた状態における工具主軸位置を基準とした相対的なノーズ９００Ｎの位置である。切刃長さは、図３Ａに示す切刃９００Ｅの延びる方向における切刃９００Ｅの長さである。切刃方向は、延伸部９０２が延びる方向に対する切刃９００Ｅが延びる方向を示す。位置データ２４及び形状データ２６を用いれば、３次元座標系におけるワークＷ１（ワークＷ２）の各位置及び第１旋削工具９００（第２旋削工具９１０）の各位置は算出される。ただし、ワークＷ１、ワークＷ２、第１旋削工具９００、及び第２旋削工具９１０の形状を加工プログラム２２で特定できれば、形状データ２６のデータ形式は、図４Ｂに示す例に限らない。

次に、本実施形態における旋削加工を説明する。図５は、制御装置１の各動作を示すフローチャートである。プロセッサ１０は、加工プログラム２２を実行すると、図５に示す動作を行う。まず、プロセッサ１０は、加工計画を決定する（ステップＳ１）。そして、プロセッサ１０は、複数の加工工程を実行する（ステップＳ２）。

なお、ワークが変更されると、加工工程の回数が増えるものとする。また、ワークが変更されなくても、加工内容が変更されると、加工工程の回数が増えるものとする。加工内容は、例えば、外径旋削、内径旋削、端面旋削、ねじ切り、及び溝入れのいずれかである。外径旋削とは、回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の外径（外周面）を切削する加工である。内径旋削とは、回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の内径（内周面）を切削する加工である。端面旋削とは、回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の端面（回転軸線Ａ３に直交する面）を切削する加工である。ねじ切りとは、回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の外径及び内径の少なくとも一方を切削することで、回転軸線Ａ３の周方向及び軸方向に延びるらせん形状を有するねじ溝を形成する加工である。溝入れとは回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の外径及び内径の少なくとも一方を切削することで、回転軸線Ａ３の周方向に延びる溝を形成する加工である。ただし、加工内容は、これらに限らない。

また、旋削工具が交換されると、加工工程の回数が増えるものとしてもよいし、１回の加工工程において、複数の旋削工具（荒仕上用工具と仕上用工具）を使用してもよい。従って、使用する旋削工具の数と、複数の加工工程の回数とはかならずしも一致するわけではない。また、ワークの主軸（ワークの保持態様）が変更されても、加工工程の回数が増えるものとする。

ステップＳ１では、プロセッサ１０は、加工計画を決定するために、オペレータに加工計画を入力させる。加工計画は、時系列順に実行される複数の加工工程を含む。例えば、図６に示すように、プロセッサ１０は、加工計画の計画表４００をタッチパネル付きディスプレイ４０に表示させる。計画表４００には、加工工程ごとの各種設定値が含まれる。例えば、加工工程に対応付けられたワーク、加工内容、及び工具が計画表４００に含まれる。図６に示す例は、ワークＷ１に対する外径旋削を実行するための第１加工工程と、外径旋削後のワークＷ１に対する内径旋削を実行するための第２加工工程が入力されている。旋削工具には切り込み量及び送り距離が対応付けられて計画表４００に含められている。計画表４００に含まれた各種設定値は、タッチパネル付きディスプレイ４０に対するタッチ操作によって、変更可能である。タッチパネル付きディスプレイ４０は、計画表４００に加えて、ソフトウェアキー４０２、ソフトウェアキー４０４、およびソフトウェアキー４０６を表示する。ソフトウェアキー４０２がタッチされると、プロセッサ１０は、ステップＳ２へ進み、計画表４００に定義された加工計画に基づいて工作機械１００による加工を開始する。ソフトウェアキー４０４がタッチされると、プロセッサ１０は、計画表４００に入力された加工計画をメモリ２０に記憶させる。ソフトウェアキー４０６がタッチされると、プロセッサ１０は、計画表４００に入力された加工計画を初期化する。なお、ソフトウェアキー４０２、ソフトウェアキー４０４、及びソフトウェアキー４０６は、タッチパネル付きディスプレイ４０の外に設けられたハードウェア（例えば物理的なスイッチ式のボタン）であってもよい。

計画表４００に含められた各種設定値は、加工工程に対応する回転角度を含む。この回転角度は、入力値の一例であり、後述する切り込みの方向に関係する。図６に示す例では、第２加工工程で用いられる第１旋削工具に対応するように、回転角度１２０°が入力されている。なお、計画表４００に含められた各種設定値は、例えば加工プログラム２２に予め設定されていてもよく、オペレータは、回転角度だけ入力してもよい。

なお、本実施形態では、回転角度は、加工内容が内径旋削、内径ねじ切り、及び内径溝入れのいずれかである場合に限り、入力される。ただし、他の加工内容（例えば外径旋削、端面旋削、外径ねじ切り、及び外径溝入れ）に対して回転角度が入力されてもよい。

また、ステップＳ１の加工計画の決定は、上述の例に限らない。プロセッサ１０は、加工計画の決定のために、制御装置１の通信回路３０を介して制御装置１以外の装置から取得してもよい。例えば、回転角度だけ、制御装置１以外の装置で入力され、通信回路３０に受信されてもよい。

図７は、図５に示すステップＳ２のサブプロセスを示す。ただし、図７に示すフローチャートは、図６に示すように第１加工工程及び第２加工工程が計画された例に対応している。従って、プロセッサ１０は、加工計画に応じて３回以上の加工工程を実施してもよい。まず、プロセッサ１０は、ワークＷ１の外径旋削のために第１加工工程の実行を制御する（ステップＳ１０）。プロセッサ１０は、次いでワークＷ１の内径旋削のために第２加工工程の実行を制御する（ステップＳ２０）。

図８は、第１加工工程を実行するための、制御装置１の各動作を示すフローチャートであり、図７に示すステップＳ１０のサブプロセスを示す。図９は、経路生成に用いる各位置の例を示す図である。図１０Ａは、第１加工工程における第１旋削工具９００の移動を示す図であり、図１０Ｂは、第１加工工程におけるワークＷ１に対する切り込みを示す図である。ただし、図１０Ｂでは、第１旋削工具９００の構成のうちチップ９０６のみを図示している。

プロセッサ１０は、位置データ２４及び形状データ２６をメモリ２０から読み出す（ステップＳ１００）。そして、プロセッサ１０は、経路ＯＲを生成する（ステップＳ１０２）。具体的には、プロセッサ１０は、位置データ２４、形状データ２６、及び加工計画に基づいて、３次元座標系における初期位置ＩＰ、旋削開始位置ＯＳＰ、及び旋削終了位置ＯＥＰを算出する。

初期位置ＩＰは、第１加工工程開始前の第１旋削工具９００のノーズ９００Ｎのノーズ位置ＮＰである。初期位置ＩＰは、例えば、工具交換装置１３０によって旋削工具が交換可能な位置に工具主軸１１４が配置された時のノーズ位置ＮＰであってもよい。旋削開始位置ＯＳＰは、第１旋削工具９００がワークＷ１に近づいて外径旋削を開始するときの、ノーズ位置ＮＰである。旋削終了位置ＯＥＰは、第１旋削工具９００によるワークＷ１の外径旋削が終了したときの、ノーズ位置ＮＰである。ワーク主軸１２２の位置が３次元座標系の原点であるので、旋削開始位置ＯＳＰのＸ軸方向の値ＣＳｘ（図９を参照）は、ワークＷ１の外径より大きく設定される。旋削開始位置ＯＳＰのＹ軸方向の値は０に設定される。旋削開始位置ＯＳＰのＺ軸方向の値ＣＳｚは、Ｚ軸方向においてワークＷ１に重ならないように設定される。旋削終了位置ＯＥＰのＸ軸方向の値ＣＥｘは、値ＣＳｘから切り込み量（加工計画時に設定された値）だけ小さい値である。後述するように第１旋削工具９００はＺ軸方向に沿って送られるので、旋削終了位置ＯＥＰのＹ軸方向の値は０に設定される。旋削終了位置ＯＥＰのＺ軸方向の値ＣＥｚは、値ＣＳｚから送り距離（加工計画時に設定された値）だけ離れた値である。

無刃角位置ＣＰは、チップ９０６が設けられない、第１旋削工具９００の第２角９０４Ｃ２の位置である。ノーズ位置ＮＰ及び無刃角位置ＣＰは、第１旋削工具９００の移動、旋回及び回転に伴って変化する。

図１０Ａに示すように、プロセッサ１０は、初期位置ＩＰ、旋削開始位置ＯＳＰ、及び旋削終了位置ＯＥＰを通過する経路ＯＲを生成する。経路ＯＲは、初期位置ＩＰから旋削開始位置ＯＳＰまでの経路ＯＲ１と、切り込み後のノーズ位置ＮＰから旋削終了位置ＯＥＰまでの経路ＯＲ２とを含む。切り込み後のノーズ位置ＮＰは、Ｘ軸方向に沿う切り込み方向、設定された切り込み量、及び旋削開始位置ＯＳＰに基づいて算出される。また、経路ＯＲは、第１旋削工具９００の切刃９００Ｅ以外の部分がワークＷ１に接触しないように算出される。例えば、無刃角位置ＣＰがワークＷ１に重ならないように、経路ＯＲは生成される。ただし、第１旋削工具９００の切刃９００Ｅ以外の部分は、第２角９０４Ｃ２に限らない。

ステップＳ１０２において、プロセッサ１０は、旋削終了位置ＯＥＰから初期位置ＩＰへの戻り経路ＯＲＲも生成する。戻り経路ＯＲＲは、旋削終了位置ＯＥＰから退避位置ＯＶＰまでの経路ＯＲ３と、退避位置ＯＶＰから初期位置ＩＰまでの経路ＯＲ４とを含む。退避位置ＯＶＰは、旋削終了位置ＯＥＰよりもワークＷ１から遠くに設定される。戻り経路ＯＲＲは、第１旋削工具９００の切刃９００Ｅ以外の部分（例えば第２角９０４Ｃ２）がワークＷ１に重ならないように生成される。

図８に戻り、次に、プロセッサ１０は、ワーク主軸１２２を回転軸線Ａ３回りに回転させる（ステップＳ１０４）。プロセッサ１０は、ノーズ位置ＮＰが経路ＯＲ１に沿って初期位置ＩＰから旋削開始位置ＯＳＰに移動するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する（ステップＳ１０６）。そして、切り込みが行われる（ステップＳ１０８）。

図１０Ｂに示すように、プロセッサ１０は、第１旋削工具９００をＸ軸方向において、ワークＷ１の外周面ＯＰＳに向けて切り込み量だけ第１旋削工具９００を移動させる。この際、図１０Ｂに示すように、切刃９００Ｅの延長線９００ＥＬと、基準線ＲＬとの間の角度は０°である。ただし、基準線ＲＬは、Ｘ軸方向に実質的に平行であり且つ回転軸線Ａ３を通過する。また、基準線ＲＬは、回転軸線Ａ２が回転軸線Ａ３と実質的に平行となるように工具主軸台１１２が旋回軸線Ａ１回りに旋回したときの、延長線９００ＥＬに一致する。また、工具主軸１１４の初期の回転位置（工具保持手段の初期の回転位置）とは、延長線９００ＥＬと基準線ＲＬが一致する状態における工具主軸１１４の回転位置である。工作機械１００をＺ軸方向に見たときに、切り込みが終わると、切刃９００ＥはワークＷ１と重なる。ただし、この時点では、切刃９００ＥとワークＷ１とは接触していない。

図８に戻り、切り込みが終わると（ステップＳ１０８）、プロセッサ１０は、第１旋削工具９００の送り制御を行う（ステップＳ１１０）。具体的には、プロセッサ１０は、経路ＯＲ２に沿ってノーズ位置ＮＰが旋削終了位置ＯＥＰに到達するように、コラム１１０のＺ軸方向の移動を制御する。これにより、切刃９００Ｅは、回転軸線Ａ３回りに回転するワークＷ１の外径を旋削する。そして、プロセッサ１０は、戻り経路ＯＲＲに沿ってノーズ位置ＮＰが、退避位置ＯＶＰを介して旋削終了位置ＯＥＰから初期位置ＩＰへ移動するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する（ステップＳ１１２）。これにより、第１加工工程は終了する。

なお、切り込み（ステップＳ１０８）と送り（ステップＳ１１０）は、適宜繰り返されてもよい。例えば、工作機械１００は、ワークＷ１の外径を１ｍｍ切り込んで第１旋削工具９００を送り、その後、ワークＷ１の外径をさらに１ｍｍ切り込んで第１旋削工具９００をもう一度送ってもよい。

次に、図１１は、内径旋削が定義された第２加工工程を実行するための、制御装置１の各動作を示すフローチャートであり、図７に示すステップＳ２０のサブプロセスを示す。図１２Ａは、回転変換前の３次元座標系における経路ＩＲと、回転変換された３次元座標系における経路ＩＲａとを示す図であり、図１２Ｂは、回転変換された３次元座標系におけるワークＷ１に対する切り込みを示す図である。図１３Ａは、回転変換された３次元座標系における戻り経路ＩＲＲａと回転変換前の３次元座標系における戻り経路ＩＲＲとを示す図であり、図１３Ｂは、戻し位置ＩＲＰａにおける第１旋削工具９００の回転を示す図である。ただし、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１３Ａにおいて、末尾にａが付された符号は、回転変換された３次元座標系における位置及び線を示す。また、図１２Ｂ及び図１３Ｂにおいて、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ１１及びｔ１２は時刻を示す。

プロセッサ１０は、ワークＷ１に対する内径旋削を実行するための経路ＩＲを生成する（ステップＳ１０２Ａ）。経路ＩＲは、経路ＯＲと同様に生成される。すなわち、位置データ２４、形状データ２６、及び加工計画に基づいて、経路ＩＲは生成される。ただし、第２加工工程が内径旋削を定義するので、旋削開始位置ＩＳＰのＸ軸方向の値は、ワークＷ１の内径より小さくなるように設定される。また、切り込み方向は、Ｘ軸方向に沿い且つ回転軸線Ａ３から遠ざかる方向に設定される。経路ＩＲは、初期位置ＩＰから旋削開始位置ＩＳＰへの経路ＩＲ１と、切り込み後のノーズ位置ＮＰから旋削終了位置ＩＥＰへの経路ＩＲ２とを含む。プロセッサ１０は、さらに、戻り経路ＩＲＲを生成する。戻り経路ＩＲＲは、旋削終了位置ＩＥＰから退避位置ＩＶＰへの経路ＩＲ３と、退避位置ＩＶＰから初期位置ＩＰへの経路ＩＲ４とを含む。

プロセッサ１０は、経路ＩＲ１に沿ってノーズ位置ＮＰが初期位置ＩＰから旋削開始位置ＩＳＰに到達するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する（ステップＳ１０６Ａ）。

ノーズ位置ＮＰが旋削開始位置ＩＳＰに到達すると（ステップＳ１０６Ａ）、プロセッサ１０は、３次元座標系の回転変換を行う（ステップＳ１０７Ａ）。具体的には、プロセッサ１０は、加工計画時（図５のステップＳ１）に設定された、第２加工内容に対応する回転角度θだけ、Ｘ軸をＺ軸回りに回転させることで新たなＸａ軸を求める。Ｙ軸も同様にＺ軸回りに回転角度θだけ回転され、新たなＹａ軸に変更される。この回転は、加工プログラム２２上による回転であり、ステップＳ１０７Ａでは、現実の構成が回転されるわけではない。従って、加工プログラム２２上だけで管理される各位置（例えば、旋削開始位置ＩＳＰ）がＸ軸及びＹ軸と共に回転される。

加工プログラム２２上で３次元座標系が回転変換されると、現実の位置（例えばノーズ位置ＮＰ）と、加工プログラム２２で扱う位置と、の間にズレが生じる。そこで、プロセッサ１０は、それらズレを求めるために、回転角度θを用いた回転行列に基づいて、回転変換された３次元座標系における各位置（例えばノーズ位置ＮＰ）を算出する。これにより、現実の各位置と、加工プログラム２２で扱う各位置との間のズレが求められる。各位置のＺ軸方向の値にはズレがないので、回転角度θを用いた回転行列は、Ｘ軸方向の値及びＹ軸方向の値を回転変換する２行２列の行列として規定されてもよい。

図１２Ｂに示す例では、プロセッサ１０は、切刃９００Ｅ（ｔ１）が回転軸線Ａ２回りに回転角度θだけ回転するように、第１旋削工具９００を回転させる（ステップＳ１０７Ｂ）。本実施形態では、プロセッサ１０は、工具主軸１１４を回転軸線Ａ２回りに回転角度θだけ回転させることで、切刃９００Ｅ（ｔ１）を回転軸線Ａ２回りに回転角度θだけ回転させる。すると、ノーズ位置ＮＰａ（ｔ１）は、ノーズ位置ＮＰａ（ｔ２）へと移動する。切刃９００Ｅ（ｔ１）の延長線９００ＥＬａ（ｔ１）は、回転軸線Ａ２（ｔ１）回りに回転角度θだけ回転し、延長線９００ＥＬａ（ｔ２）に変更される。さらに、プロセッサ１０は、回転後のノーズ位置ＮＰａ（ｔ２）が補正経路ＲＣ１に沿って旋削開始位置ＩＳＰａに到達するように、第１旋削工具９００を移動させる。すると、ノーズ位置ＮＰａ（ｔ３）が旋削開始位置ＩＳＰａに到達し、延長線９００ＥＬａ（ｔ３）は、Ｘａ軸に実質的に平行であり且つ回転軸線Ａ３を実質的に通過する。これにより、ステップＳ１０７Ａで求められたズレはなくなる。

ただし、切刃９００Ｅが回転軸線Ａ３に平行な切刃回転軸線回りに回転角度θだけ回転すればよく、プロセッサ１０は、第１旋削工具９００が回転軸線Ａ３回りに回転するように、工具主軸１１４の回転に加えて、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御してもよい。このように切刃９００Ｅの切刃回転軸線は、回転軸線Ａ３であってもよい。切刃回転軸線が回転軸線Ａ３に一致する場合、ノーズ位置ＮＰａは、切刃９００Ｅが回転するだけで、旋削開始位置ＩＳＰａに一致する。従って、切刃回転軸線が回転軸線Ａ３に一致する場合、補正経路ＲＣ１の算出は不要となる。

図１１に戻り、プロセッサ１０は、旋削開始位置ＩＳＰａからＸａ軸方向において第１旋削工具９００をワークＷ１の内周面ＩＰＳに向けて、切り込み量だけ移動させる（ステップＳ１０８Ａ）。そして、プロセッサ１０は、Ｚ軸方向において、第１旋削工具９００を送り距離だけ移動させる（ステップＳ１１０Ａ）。これによりワークＷ１の内径が旋削される。ただし、外径旋削と同様に、ステップＳ１０８ＡとステップＳ１１０Ａは、適宜繰り返されてもよい。

次に、ステップＳ１１２Ａ及びステップＳ１１３Ａについて、図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明する。

ステップＳ１１２Ａでは、プロセッサ１０は、経路ＩＲ３ａを介して旋削終了位置ＩＥＰａから退避位置ＩＶＰａにノーズ位置ＮＰａが到達するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する。そして、プロセッサ１０は、経路ＩＲ４ａを介して退避位置ＩＶＰａから戻し位置ＩＲＰａまでノーズ位置ＮＰａが到達するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する。図１３Ａに示すように、戻し位置ＩＲＰａは、Ｚ軸方向においてワークＷ１と重ならないように経路ＩＲ４ａ上に設けられている。

そして、プロセッサ１０は、ノーズ位置ＮＰａが戻し位置ＩＲＰａにまで到達すると（ステップＳ１１２Ａ）、３次元座標系の逆回転変換を行う（ステップＳ１１３Ａ）。ステップＳ１１３Ａでの回転変換は、ステップＳ１０７Ａの回転変換と逆方向の回転変換である。すなわち、プロセッサ１０は、回転変換後の３次元座標系のＸａ軸及びＹａ軸をＺ軸回りに回転角度（−θ）だけ回転させることで、回転変換後の３次元座標系を回転変換前の３次元座標系に戻す。そして、プロセッサ１０は、回転角度θを用いた回転行列の逆行列を用いて、実際の位置（例えばノーズ位置ＮＰ）と、加工プログラム２２上で扱う位置との間のズレを求める。そして、プロセッサ１０は、第１旋削工具９００を逆回転させる（ステップＳ１１３Ｂ）。ステップＳ１１３Ｂにおける第１旋削工具９００の回転は、回転角度（−θ）を用いる点において、ステップＳ１０７Ｂにおける第１旋削工具９００の回転と相違する。図１３Ｂに示す例では、プロセッサ１０は、回転軸線Ａ２（ｔ１１）回りに工具主軸１１４を回転角度（-θ）だけ回転させている。これにより、切刃９００Ｅ（ｔ１１）、ノーズ位置ＮＰ（ｔ１１）、及び延長線９００ＥＬ（ｔ１１）は、それぞれ、切刃９００Ｅ（ｔ１２）、ノーズ位置ＮＰ（ｔ１２）、及び延長線９００ＥＬ（ｔ１２）に移動する。ただし、切刃９００Ｅが回転軸線Ａ３に平行な切刃回転軸線回りに回転角度（-θ）だけ回転すればよく、第１旋削工具９００は、回転軸線Ａ３回りに回転角度（-θ）だけ回転してもよい。

そして、プロセッサ１０は、ノーズ位置ＮＰが初期位置ＩＰに到達するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する（ステップＳ１１４Ａ）。より具体的には、図１３Ａに示すように、プロセッサ１０は、ノーズ位置ＮＰが補正経路ＲＣ２に沿って経路ＩＲ４に到達し、経路ＩＲ４に沿って初期位置ＩＰに到達するように、コラム１１０の移動及び工具主軸台１１２の移動を制御する。ただし、補正経路ＲＣ２は、ステップＳ１１３Ａで求めた実際のノーズ位置ＮＰと、加工プログラム２２上で扱うノーズ位置ＮＰとの間のズレに基づく。なお、ステップＳ１１３Ｂにおいて、切刃９００Ｅが回転軸線Ａ３回りに回転すれば、補正経路ＲＣ２の生成は、不要となる。以上で、第２加工工程は終了する。

上述の例では、第１加工工程に対して回転角度θは、入力されなかった。しかし、図１４に示すように、回転角度θは、各加工工程において、０°以外の値であり且つ互いに異なるように設定されてもよい。また、図１５に示すように、加工工程ごとに旋削工具を変更してもよい。さらに、図１６に示すように、１つの加工工程において複数の旋削工具を用い且つ複数の旋削工具に対して互いに異なる回転角度θを設定してもよい。

上述の例では、切刃９００Ｅを切刃回転軸線回りに回転させるために、回転角度θがタッチパネル付きディスプレイ４０に入力された。しかし、切刃９００Ｅを切刃回転軸線回りに回転させるために、ワークＷ１に対する切り込み目標位置（入力値の他例）がタッチパネル付きディスプレイ４０に入力されてもよい。図１７及び図１８は、ワークＷ１に対する切り込み目標位置を入力するための表示例を示す図である。

図１７に示すように、プロセッサ１０は、加工計画の決定時に（図５のステップＳ１）、計画表４００Ａを表示する。計画表４００Ａは、加工工程ごとにソフトウェアキー４０８を含む点において、図６に示す計画表４００と相違する。ソフトウェアキー４０８は、切り込み目標位置を設定するために表示される。プロセッサ１０は、ソフトウェアキー４０８がタッチされると、例えば図１８に示す表示内容をタッチパネル付きディスプレイ４０に表示させる。表示されたワークＷ１の内周面ＩＰＳの切り込み目標位置ＴＰをオペレータがタッチすると、プロセッサ１０は、基準線ＲＬと、目標線ＴＬとの間の回転角度θを算出する。目標線ＴＬは、回転軸線Ａ３を通過し且つ回転軸線Ａ３及び切り込み目標位置ＴＰを通過する。以上のように、オペレータは、切り込みの方向を変更するために、直感的に且つ簡単に、切り込み目標位置ＴＰを入力することができる。

上述の例では、プロセッサ１０は、切り込みと送りの制御のために、第１旋削工具９００を移動させた。しかし、ワークＷ１と第１旋削工具９００とは相対的に移動すればよい。
＜実施形態の作用及び効果＞
旋削加工時において切刃９００ＥとワークＷ１とが接触する位置に応じてびびり振動が発生することがある。本実施形態に係る工作機械１００によれば、例えば、入力値（回転角度θ又は切り込み目標位置ＴＰ）が適切に入力されれば、旋削加工時のびびり振動は抑制される。さらに、オペレータは、複数の加工工程のうち、びびり振動が発生する可能性が高い加工工程に対してだけ、回転角度θ又は切り込み目標位置ＴＰを設定することもできる。また、第１旋削工具９００を回転させれば加工状況の視認性が良くなる場合がある。本実施形態では、加工工程ごとに第１旋削工具９００を回転させることが可能であるので、工作機械１００は、加工工程ごとの加工状況の視認性を向上させることもできる。

また、内径旋削では、ワークＷ１の中空部ＷＨ１の奥深くに切刃９００Ｅを挿入する必要があり、第１旋削工具９００の延伸部９０２を長くする必要がある。延伸部９０２が長ければ長いほど、びびり振動が発生しやすくなることがある。例えば、延伸部９０２が短くてもよい外径旋削よりも、長い延伸部９０２を必要とする内径旋削の場合にびびり振動が生じやすい。しかし、本実施形態のように、内径旋削に対応する加工工程に対して、回転角度θ又は切り込み目標位置ＴＰを適切に入力すれば、びびり振動が生じやすい内径旋削に対応する加工工程においてもびびり振動の発生を抑えることができる。

さらに、本実施形態の工作機械１００は、工具主軸１１４を回転軸線Ａ２回りに回転させるだけでびびり振動を抑制できる。従って、びびり振動の発生を抑制するために、コラム１１０や工具主軸台１１２を補強する必要がない。

また、工作機械１００の高さ方向に沿って上方に切り込んで内径旋削を行うと、工作機械１００の高さ方向に沿って下方にワークＷ１から第１旋削工具９００に反力がかかる。従って、内径旋削の反力と第１旋削工具９００、工具主軸１１４、及び工具主軸台１１２の重力との合計に対する剛性が、工具主軸１１４、工具主軸台１１２、及びコラム１１０に求められる。これに対し、本実施形態のように、Ｘ軸を工作機械１００の高さ方向からずらすと、内径旋削の反力がかかる方向を、重力がかかる方向からずらすことができる。これにより、反力と重力の合計が小さくなるので、工具主軸１１４、工具主軸台１１２、及びコラム１１０の剛性が足りなくなることを防ぐことができる。

また、ノーズ９００Ｎが中空部ＷＨ１内に位置するときに、第１旋削工具９００が回転軸線Ａ２回りに回転すると、例えば、無刃角位置ＣＰが内周面ＩＰＳに接触する可能性がある。しかし、本実施形態のように、Ｚ軸方向においてワークＷ１と重ならない戻し位置ＩＲＰａにおいて、回転変換後の３次元座標系が回転変換前の３次元座標系に戻され且つ第１旋削工具９００が回転軸線Ａ２回りに回転すると、工作機械１００は、第１旋削工具９００が意図せずにワークＷ１に接触することを防ぐことができる。
＜変形例＞
次に、制御装置１の変形例に係る制御装置１Ａについて、図１９、図２０、及び図２１を用いて説明する。図１９は、制御装置１Ａのハードウェアブロック図である。図２０は、加工条件データ２８の例を示す図である。図２１は、回転角度θを入力するための表示例を示す図である。本変形例では、回転角度θは、操作で入力された回転角度と、メモリ２０に記憶された回転角度との間で切り替えられて設定される。

図１９に示すように、制御装置１Ａのメモリ２０Ａは、加工プログラム２２Ａと、加工条件データ２８を記憶している点において、図２に示すメモリ２０と相違する。図２０に示すように、加工条件データ２８は、加工内容と、加工条件と、回転角度と、を対応付けて記憶している。図２０に示す例では、複数の回転角度が記憶されているが、１つの回転角度だけが記憶されてもよい。加工条件には、工具と、切り込み量と、送り距離とが含まれている。これら値は、びびり振動の発生無しで工作機械１００による旋削加工が実行されるたびに、加工条件データ２８に蓄積される。なお、加工条件データ２８は、他の工作機械で蓄積されたものであってもよい。また、加工条件データ２８は、蓄積されたものに限らず、人手で入力されたものであってもよい。

図２１に示すように、プロセッサ１０は、加工計画の特定時に、計画表４００Ｂをタッチパネル付きディスプレイ４０に表示させる。計画表４００Ｂには、加工工程ごとにラジオボタン４１０が含まれている。ラジオボタン４１０は、回転角度θの自動設定と回転角度θの手動入力とを切り替えるために、設けられている。図２１に示す例では、第１加工工程に対応する回転角度は、自動で設定され、第２加工工程に対応する回転角度は、タッチパネル付きディスプレイ４０に手動で入力されている。

プロセッサ１０は、ラジオボタン４１０の選択が回転角度θを自動で設定することを示す場合、加工条件データ２８を参照する。そして、プロセッサ１０は、計画表４００Ｂに入力された加工工程の加工条件（例えば切り込み量及び送り距離の少なくとも一方）に適合する加工条件データ２８の加工条件を検索する。プロセッサ１０は、適合する加工条件が見つかった場合、加工条件データ２８から対応する回転角度θを読み出して、読み出した回転角度θを計画表４００Ｂの加工工程ごとの回転角度θとして設定する。

このように、制御装置１Ａは、びびり振動の発生を抑制する回転角度θをメモリ２０に記憶すれば、より確実にびびり振動を抑制できる。さらに、制御装置１Ａは、回転角度θの入力をより簡単にすることができる。

ここで、図２０に示すように、びびり振動の振動加速度が、加工内容、加工条件及び回転角度に対応付けられて加工条件データ２８に含められてもよい。例えば、工作機械１００は、振動センサを備え、振動センサでびびり振動の振動加速度を検出する。そして、プロセッサ１０は、旋削加工の実行のたびに、加工条件と回転角度と振動加速度とを対応付けてメモリ２０に記憶する。このように、振動加速度を加工条件データ２８に含めれば、計画表４００Ｂに入力された加工条件が、加工条件データ２８の複数の加工条件に適合する場合に、プロセッサ１０は、びびり振動をより効果的に抑制する回転角度θを設定することができる。

なお、制御装置１Ａは、各加工工程の回転角度を自動設定してもよい。この場合、オペレータは、タッチパネル付きディスプレイ４０を介して、予め自動で設定された回転角度を変更できる。

また、図２０に示す例では、内径旋削に対応付けて回転角度θが加工条件データ２８に含められた。しかし、他の加工内容（外径旋削等）に対応付けて回転角度θを加工条件データ２８に含めてもよい。
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る工作機械１００Ａについて、図２２、図２３Ａ、及び図２３Ｂを用いて説明する。図２２は、工作機械１００Ａの概略構成を示す図である。図２３Ａは、ワーク主軸１２２に保持されたワークＷ１に対する内径旋削を示す図であり、図２３Ｂは、ワーク主軸１２６に保持されたワークＷ１に対する内径旋削を示す図である。

工作機械１００Ａは、ワーク主軸台１２４を備える。ワーク主軸台１２４は、基台１４０に設けられる。ワーク主軸台１２４は、ワーク主軸１２６を備える。ワーク主軸台１２４は、Ｚ軸方向においてワーク主軸１２２とワーク主軸１２６とが対向するように、Ｚ軸方向においてワーク主軸台１２０Ａから離れている。ワーク主軸１２６は、回転軸線Ａ４回りに回転する。回転軸線Ａ４は、回転軸線Ａ３と実質的に平行である。また、回転軸線Ａ４のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置は、回転軸線Ａ３のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置にそれぞれ一致している。ワーク主軸台１２０Ａは、基台１４０に対して、Ｚ軸方向に移動可能である。

工作機械１００Ａは、第１加工工程としてワークＷ１がワーク主軸１２２に保持された状態でＺ軸方向の一方側からワークＷ１の内径旋削を行い、第２加工工程としてワークＷ１がワーク主軸１２６に保持された状態でＺ軸方向の他方側からワークＷ１の内径旋削を行う。

具体的には、図２３Ａに示すように、第１加工工程では、第１旋削工具９００（ｔ３１）は、ノーズ９００Ｎ（ｔ３１）が第２角９０４Ｃ２（ｔ３１）より上に位置する状態で、ワーク主軸１２２に保持されたワークＷ１（ｔ３１）に切り込む。そして、第１旋削工具９００（ｔ３１）が送られて、第１加工工程は終了する。

そして、ワーク主軸台１２０Ａは、Ｚ軸方向においてワーク主軸台１２４に近づく。なお、ワーク主軸台１２４がＺ軸方向に移動可能に構成され、ワーク主軸台１２０Ａに近づいてもよい。そして、ワークＷ１は、ワーク主軸１２２からワーク主軸１２６へ受け渡しされる。そして、第２加工工程では、工具主軸台１１２をコラム１１０に対して旋回軸線Ａ１回りに１８０度だけ旋回させる。すると、図２３Ｂに示すように、第２角９０４Ｃ２（ｔ３２）がノーズ９００Ｎ（ｔ３２）よりも上に位置する。ここで、プロセッサ１０は、３次元座標系におけるＸ軸及びＹ軸をＺ軸回りに１８０°だけ回転させる。これにより、ノーズ９００Ｎ（ｔ３２）が第２角９０４Ｃ２（ｔ３２）より上に位置するように第１旋削工具９００（ｔ３２）を回転軸線Ａ２回りに回転させる必要がなくなる。このように、工作機械１００Ａは、工具主軸１１４を回転軸線Ａ２回りに回転させなくても、工具主軸１１４とワーク主軸１２６とを相対移動させることで、回転軸線Ａ４回りに切刃９００Ｅを回転させる。

工作機械１００Ａは、ワーク主軸１２６を用いた旋削加工においてびびり振動の発生を抑制することができる。また、工作機械１００Ａは、第２加工工程における加工状況の視認性を高めることができる。

ここで、工具主軸台１１２が旋回軸線Ａ１回りに１８０°だけ旋回すると、工具主軸１１４の初期の回転位置も、回転軸線Ａ２回りに１８０°だけ回転する。従って、切刃９００Ｅの延長線９００ＥＬの方向の基準となる基準線も、第２加工工程において回転軸線Ａ２回りに回転させてもよい。

次に、加工プログラム２２の変形例に係る加工プログラム２２Ｂについて図２４を用いて説明する。図２４は、加工プログラム２２Ｂの各コードを示す図である。加工プログラム２２Ｂは、ＥＩＡ／ＩＳＯプログラムである。すなわち、加工プログラム２２Ｂは、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｌｌｉａｎｃｅで規定されたフォーマットまたはＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎで規定されたフォーマットに従うコードからなる。

上述の例では、加工プログラム２２及び加工プログラム２２Ａは、タッチパネル付きディスプレイ４０を用いた対話型プログラムであったが、加工プログラム２２Ｂは、コードのみからなる。ただし、加工プログラム２２Ｂは汎用性が高いため、工作機械１００及び工作機械１００Ａ以外の工作機械でも実行可能である。

図２４において、かっこ書き（＜＞）は、詳細なコードの省略を示す。図２４に示すように、第１加工工程として内径旋削１を実行するためのコードが規定される。次に、第２加工工程として、まず、工具を交換するためのＴ２Ｍ６コードが規定される。そして、ワーク回転軸線と工具回転軸線とが実質的に平行となるように工具主軸台を旋回させるためのＧ９０Ｇ５３Ｂ０．コードが規定される。工具回転軸線回りに回転角度４５°だけで工具主軸を回転させるためのＭ１９Ｓ４５コードが規定される。Ｍ１９Ｓ４５コードの実行により、切刃９００Ｅの延長線９００ＥＬの方向も変更される。そして、３次元座標系のＺ軸回りにＸ軸及びＹ軸を回転角度４５度だけ回転させるためのＧ６８Ｘ０Ｙ０Ｚ０Ｉ０Ｊ０Ｋ１Ｒ−４５．コードが規定される。そして、第２加工工程として内径旋削２を実行するためのコードの後、３次元座標の回転変換を終了するためのＧ６９コードが規定される。

さらに、ワークを異なる主軸に受け渡すコードの後、工具を交換するためのＴ３Ｍ６コードおよび工具主軸台を１８０°旋回させるためのＧ９０Ｇ５３Ｂ１８０．コードが規定される。そして、工具回転軸回りに回転角度２２５°だけ工具主軸を回転させるためのＭ１９Ｓ２２５コードが規定される。ただし、回転角度２２５°は、初期の回転位置からの回転角度である。そして、３次元座標系のＺ軸回りにＸ軸及びＹ軸を回転角度４５°だけ回転させるためのＧ６８Ｘ０Ｙ０Ｚ０Ｉ０Ｊ０Ｋ１Ｒ−４５．コードが規定される。なお、工具主軸台の１８０°旋回に伴い、工具主軸の回転角度２２５°と３次元座標系の回転角度４５°は互いに１８０°だけ異なっている。そして、第３加工工程として内径旋削３を実行するためのコードが規定される。最後に、３次元座標の回転変換を終了するためのＧ６９コードが規定される。

以上のように、汎用的なＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットに適合する加工プログラム２２Ｂであっても、回転角度θを適切に規定すれば、旋削加工時のびびり振動は抑制される。さらに、回転角度θが加工工程ごとに規定されるので、びびり振動が発生する可能性が高い加工工程に対してだけ、回転角度θは規定されればよい。また、旋削工具を回転させれば加工状況の視認性が良くなる場合がある。加工プログラム２２Ｂは、加工工程ごとに旋削工具を回転させることが可能であるので、加工工程ごとの加工状況の視認性を向上させることもできる。

また、各フローチャートにおける各ステップの実行順序は、処理結果が変わらない範囲で変更可能である。例えば、図１１に示すフローチャートでは、３次元座標系が回転変換された後に、切刃９００Ｅが切刃回転軸線回りに回転した。しかし、先に切刃９００Ｅが切刃回転軸線回りに回転し、その後に３次元座標系を回転変換してもよい。

また、加工工程ごとに回転角度θを変更する工作機械は、工作機械１００及び工作機械１００Ａに限らない。工作機械は、旋削工具を回転可能に保持する工具主軸を備えるものであればなんでもよい。例えば、加工工程ごとに回転角度θを変更する工作機械は、複合旋盤に限らず、回転テーブルを備えたマシニングセンタであってもよい。

本願においては、「備える」およびその派生語は、構成要素の存在を説明する非制限用語であり、記載されていない他の構成要素の存在を排除しない。これは、「有する」、「含む」およびそれらの派生語にも適用される。

「〜部材」、「〜部」、「〜要素」、「〜体」、および「〜構造」という文言は、単一の部分や複数の部分といった複数の意味を有し得る。

「第１」や「第２」などの序数は、単に構成を識別するための用語であって、他の意味（例えば特定の順序など）は有していない。例えば、「第１要素」があるからといって「第２要素」が存在することを暗に意味するわけではなく、また「第２要素」があるからといって「第１要素」が存在することを暗に意味するわけではない。

程度を表す「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言は、最終結果が大きく変わらないような合理的なずれ量を意味し得る。本願に記載される全ての数値は、「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言を含むように解釈され得る。

本願において「Ａ及びＢの少なくとも一方」という文言は、Ａだけ、Ｂだけ、及びＡとＢの両方を含むように解釈されるべきである。

上記の開示内容から考えて、本発明の種々の変更や修正が可能であることは明らかである。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本願の具体的な開示内容とは別の方法で本発明が実施されてもよい。

１,１Ａ ：制御装置
１０ ：プロセッサ
２０,２０Ａ ：メモリ
３０ ：通信回路
４０ ：タッチパネル付きディスプレイ
１００,１００Ａ ：工作機械
１１４ ：工具主軸
１２２ ：ワーク主軸
１２６ ：ワーク主軸
１３０ ：工具交換装置
９００ ：第１旋削工具
９００Ｅ ：切刃
９００ＥＬ ：延長線
９００Ｎ ：ノーズ

なお、ワーク主軸１２２はワーク保持手段の一例である。工具主軸１１４は工具保持手段（工具保持装置）の一例である。コラム１１０及び工具主軸台１１２は移動手段の一例であり、移動機構の一例である。タッチパネル付きディスプレイ４０は入力手段（入力インタフェース、選択インタフェース）の一例であり、表示手段の一例であり、入力回路の一例である。通信回路３０は入力手段の他例であり、入力回路の他例である。工具交換装置１３０は工具交換手段の一例である。メモリ２０は記憶手段の一例である。プロセッサ１０は制御手段の一例であり、制御回路の一例であり、経路生成手段の一例である。

Claims (15)

1. ワークを該ワークの回転軸線回りに回転可能に保持するワーク保持手段と、
   前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持し、工具回転軸線回りに回転可能な工具保持手段と、
   前記旋削工具の切刃の延長線が、前記回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記旋削工具を前記ワークに対して前記回転軸線の径方向に相対移動させる移動手段と、
   前記旋削加工におけるワークの切り込みに関する入力値が入力される入力手段と、
   複数の加工工程の実行を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が切刃回転軸線回りに回転するように、前記工具保持手段および前記移動手段の少なくとも一方を制御する
   工作機械。
2. 前記複数の加工工程は、複数の加工内容とそれぞれ対応し、
   前記少なくとも１回の加工工程に対応する加工内容は、内径旋削、内径ねじ切り、及び内径溝入れのいずれかである
   請求項１に記載の工作機械。
3. 前記旋削工具を他の旋削工具に交換する工具交換手段をさらに備え、
   前記複数の加工工程は、第１旋削工具と前記ワークとを前記径方向において相対移動させて前記ワークを切り込むことを含む第１加工工程と、前記第１旋削工具と異なる第２旋削工具と前記ワークとを前記径方向において相対移動させて前記ワークを切り込むことを含む第２加工工程を備える
   請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記入力値は、前記工具保持手段の初期の回転位置を基準とした前記工具回転軸線回りの角度である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
5. 前記入力値は、前記切刃と前記ワークとが接触する切り込み目標位置であり、
   前記回転角度は、前記回転軸線に実質的に直交し且つ前記回転軸線を通過する基準線と、前記回転軸線に実質的に直交し且つ前記切り込み目標位置と前記回転軸線とを通過する目標線と、がなす角度である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。
6. 前記旋削工具は、前記工具保持手段に保持された状態で、前記工具回転軸線に沿って延伸する延伸部を備え、
   前記切刃は、前記旋削工具が前記工具保持手段に保持された状態で、前記工具回転軸線に実質的に直交するように、前記工具回転軸線に沿う方向における前記延伸部の一端に設けられる
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械。
7. 前記旋削工具の工具位置及び前記ワークのワーク位置を、３次元座標系の座標として記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記３次元座標系を前記回転軸線回りに前記回転角度だけ回転させて変換し、
   前記工具保持手段は、回転変換された前記３次元座標系に基づいて、前記回転軸線に平行な軸回りに前記旋削工具を回転させ、
   前記移動手段は、前記回転変換された前記３次元座標系において、前記旋削工具と前記ワークとを前記径方向において相対移動させて前記切り込みを行う
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械。
8. 前記３次元座標系における前記工具位置及び前記ワーク位置に基づいて、初期位置、旋削開始位置、及び旋削終了位置を通過する経路を生成する経路生成手段
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記経路に沿って前記初期位置から前記旋削開始位置に前記切刃のノーズが到達したときに、前記３次元座標系を回転変換し、
   前記移動手段は、前記回転変換された前記３次元座標系において、前記経路に沿って前記旋削開始位置から前記旋削終了位置まで前記ノーズが沿って移動するように、前記旋削工具を移動させる
   請求項７に記載の工作機械。
9. 前記３次元座標系における前記工具位置及び前記ワーク位置に基づいて、旋削終了位置から初期位置までの戻り経路を生成する経路生成手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記回転変換された前記３次元座標系において、前記戻り経路における戻し位置において、前記回転変換された前記３次元座標系を回転変換前の前記３次元座標系に戻し、
   前記戻し位置は、前記回転軸線の軸方向において前記ワークの外側に位置する
   請求項７に記載の工作機械。
10. 表示手段をさらに備え、
    前記複数の加工工程は、第１加工工程と第２加工工程を備え、
    前記表示手段は、前記第１加工工程で用いられる第１旋削工具に係る第１データと、前記第２加工工程で用いられる第２旋削工具に係る第２データとを表示し、
    前記表示手段は、前記第１データおよび前記第２データの少なくとも一方を、前記回転角度に対応付けて表示する
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の工作機械。
11. 複数の設定加工条件と、複数の設定回転角度と、をそれぞれ対応付けて記憶する記憶手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程では、該加工工程の加工条件が前記記憶手段に記憶された設定加工条件に適合すると、適合する設定加工条件に対応する設定回転角度を前記記憶手段から読み出し、前記記憶手段から読み出した設定回転角度だけ前記切刃が前記切刃回転軸線回りに回転するように、前記工具保持手段を制御する
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の工作機械。
12. 前記加工条件は、前記旋削加工時の切り込み量及び送り距離の少なくとも一方を含み、
    前記記憶手段は、前記複数の設定回転角度と、複数のびびり振動の振動加速度と、を対応付けて記憶する
    請求項１１に記載の工作機械。
13. 工作機械のワーク保持手段によって、ワークを該ワークの回転軸線回りに回転可能に保持し、
    前記工作機械の工具保持手段によって、前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持し、
    前記工作機械の移動手段によって、前記旋削工具の切刃の延長線が、前記回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記旋削工具を前記ワークに対して前記回転軸線の径方向に相対移動させて前記ワークに対する切り込みを行い、
    前記工作機械の入力手段によって、前記切り込みに関する入力値を取得し、
    前記工作機械の制御手段によって、複数の加工工程の実行を制御し、
    前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記工具保持手段によって、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が前記回転軸線に実質的に平行な切刃回転軸線回りに回転するように、前記旋削工具を回転させる
    工作機械による加工方法。
14. 工作機械を制御するプロセッサに実行される加工プログラムであって、
    旋削加工に関する複数の加工工程を実行するための複数のコードが規定され、
    前記複数のコードは、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットに適合し、
    前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程を実行させるコードは、
    旋削工具を保持する工具主軸を、工具回転軸線回りに回転角度だけ回転させるためのコードと、
    前記工作機械の位置を管理するための３次元座標系におけるＸ軸及びＹ軸をＺ軸回りに前記回転角度だけで回転させるためのコードと、
    に対応付けられて規定されている
    工作機械用の加工プログラム。
15. ワーク回転軸線回りに回転可能であり且つワークを保持するワーク主軸と、
    工具回転軸線回りに回転可能であり且つ前記ワークを旋削加工するための旋削工具を保持する工具主軸と、
    前記ワーク主軸と前記工具主軸とを相対移動させる移動機構と、
    前記旋削加工におけるワークの切り込みに関する入力値が入力される入力回路と、
    複数の加工工程の実行を制御する制御回路と、を備え、
    前記制御回路は、前記旋削工具の切刃の延長線が、前記ワーク回転軸線を実質的に通過するように前記ワークと前記旋削工具とを配置した状態で、前記ワーク回転軸線の径方向において前記ワークと前記旋削工具とを相対移動させて前記ワークに対する切り込みを行うように、前記移動機構を制御し、
    前記移動機構および前記工具主軸の少なくとも一方は、前記切刃が前記ワーク回転軸線に実質的に平行な切刃回転軸線回りに回転可能となるように構成され、
    前記制御回路は、前記複数の加工工程のうちの少なくとも１回の加工工程の実行のために、前記入力値に示す回転角度だけ前記切刃が前記切刃回転軸線回りに回転するように、前記移動機構および前記工具主軸の少なくとも一方を制御する
    工作機械。

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