KR102614363B1 - 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치 - Google Patents

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Abstract

워크로부터 발생하는 절삭칩을 차례차례 확실히 분단하는 것에 더하여 완성된 워크의 진원도를 향상시킴과 함께 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기를 좋게 하는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치를 제공하는 것.　워크(W)의 가공을 실행할 때의 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 절삭공구(130)의 전지시와 후퇴시 궤적의 교차 부분(CR)이 워크의 둘레면에 분산 배치되도록 설정하는 진동수 설정수단(C1)을 구비한 공작기계(100)와 그 제어장치(C).

Description

공작기계 및 이 공작기계의 제어장치
본 발명은, 절삭 가공시의 절삭칩을 차례차례 분단하면서 워크의 가공을 행하는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치에 관한 것이다.
종래, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 공구대(tool rest)와, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대의 상대 이동에 의하여, 상기 워크에 대하여 상기 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비한 공작기계가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이 공작기계의 제어장치는, 상기 회전수단과, 상기 이송수단, 상기 진동수단을 구동 제어하고, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대 회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여 상기 공작기계에, 상기 워크의 가공을 실행시킨다.
일본 특허공보 제 5033929호 (단락 0049, 단락 0053, 도 7 참조)
상술한 종래의 공작기계에서는, 절삭공구를 진동시켜 절삭공구로 절삭칩을 분단하고 있지만, 완성된 워크의 진원도나 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기가 좋지 않은 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은, 워크로부터 발생하는 절삭칩을 차례차례 확실히 분단하는 것에 더하여, 완성된 워크의 진원도를 향상시킴과 함께 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기를 향상시킬 수 있는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 청구항 1에 따른 발명은, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 공구대와, 상기 워크 유지수단과 공구대의 상대 이동에 의하여 워크에 대하여 상기 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대를 상대적으로 진동시키고, 상기 진동의 전진(forward movement)시의 절삭 가공 부분과 후퇴(backward movement)시의 절삭 가공 부분을 중복시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대 회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 워크의 가공을 실행하는 공작기계로서, 상기 워크의 가공을 실행할 때의 상기 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 상기 절삭공구의 전진시와 후퇴시의 궤적의 교차 부분이, 상기 워크의 둘레면에 분산 배치되도록 설정하는 진동수 설정수단을 구비함으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이다.
여기서, 「분산 배치된다」란, n회전째의 절삭공구의 궤적과 n＋1회전째의 절삭공구의 궤적과의 교차 부분과, n＋1회전째의 절삭공구의 궤적과 n＋2회전째의 절삭공구의 궤적과의 교차 부분이, 상대 회전방향으로 어긋나 배치되는 것을 말한다.
즉, 상대 회전방향에 있어서의 분포되어 있는 절삭공구의 궤적의 교차 부분을 특정 위상에 집중시키지 않고 분산시키도록 배치되는 것을 말한다.
본 청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 진동수 설정수단이, 워크 가공면의 거칠기의 최대치와 최소치의 차이 혹은 최대치에 기초하여 상기 진동수를 설정하는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 한층 더 해결하는 것이다.
본 청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 왕복 진동의 진폭을 설정하는 진폭 설정수단을 구비함으로써, 상술한 과제를 한층 더 해결하는 것이다.
본 청구항 4에 따른 발명은, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 공구대와, 상기 워크 유지수단과 공구대의 상대 이동에 의하여 워크에 대하여 상기 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대를 상대적으로 진동시키고, 상기 진동의 전진시의 절삭 가공 부분과 후퇴시의 절삭 가공 부분을 중복시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하며, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대 회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 가공 이송방향으로의 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 워크의 가공을 실행하는 공작기계의 제어장치로서, 상기 워크의 가공을 실행할 때의 상기 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 상기 절삭공구의 전진시와 후퇴시의 궤적의 교차 부분이, 상기 워크의 둘레면에 분산 배치되도록 설정하는 진동수 설정수단을 구비함으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 1에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 절삭공구의 궤적의 교차 부분이 상대 회전방향에 있어서 분산 배치되고 워크 가공면의 미소 요철이 상대 회전방향에 있어서 균일하게 분산된 배치로 되기 때문에, 완성된 워크의 진원도를 향상시킴과 함께 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기를 향상시킬 수 있다.
본 청구항 2에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 청구항 1에 따른 발명이 가져오는 효과에 더하여, 워크 가공면의 거칠기에 기초하여 진동수의 값이 설정되기 때문에, 진동수의 변경에 따른 워크 가공면의 거칠기에 대하여 사용자의 상정 외의 악화를 회피할 수 있다.
본 청구항 3에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 발명이 가져오는 효과에 더하여, 가공 이송방향에 있어서의 절삭공구의 궤적의 교차 부분이 분산 배치되고 워크 가공면의 미소 요철이 가공 이송방향에 있어서 균일하게 분산된 배치로 되기 때문에, 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기를 보다 확실히 향상시킬 수 있다.
본 청구항 4에 따른 발명의 공작기계의 제어장치에 의하면, 공작기계의 제어장치에 있어서, 청구항 1에 따른 발명이 가져오는 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예의 공작기계의 개략을 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시예의 절삭공구와 워크의 관계를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예의 절삭공구의 Z축 방향의 왕복 진동 및 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 진동수 1.5인 경우의 주축 1회전째, 2회전째, 3회전째…의 절삭공구 궤적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5a는, 도 4에 나타내는 부호 5A-5A 개소의 단면도이다.
도 5b는, 도 4에 나타내는 부호 5B-5B 개소의 단면도이다.
도 5c는, 도 4에 나타내는 부호 5C-5C 개소의 단면도이다.
도 6은, 주축 1회전당 왕복 진동의 진동수로부터 산출되는 워크 외주 가공면의 산술 평균 거칠기(Ra)와 진동수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 진동수 1.44, 진폭 이송 비율 1.0인 경우의 주축 1회전째, 2회전째, 3회전째…의 절삭공구 궤적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 진동수 1.44, 진폭 이송 비율 2.0인 경우의 주축 1회전째, 2회전째, 3회전째…의 절삭공구 궤적의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치는, 워크의 가공을 실행할 때의 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 절삭공구의 전진시와 후퇴시의 궤적의 교차 부분이, 워크의 둘레면에 분산 배치되도록 설정하는 진동수 설정수단을 구비함으로써, 완성된 워크의 진원도나 워크 가공면의 외형인 외관이나 거칠기를 향상시킬 수 있는 것이면, 그 구체적인 실시형태는, 어떤 것이라도 상관없다.
실시예
도 1은, 본 발명의 실시예의 제어장치(C)를 구비한 공작기계(100)의 개략을 나타내는 도면이다.
공작기계(100)는, 회전수단으로서의 주축(110)과, 공구대로서의 절삭공구대(130A)를 구비하고 있다.
주축(110)의 선단에는 워크 유지수단으로서의 척(120)이 설치되어 있다.
척(120)을 사이에 두고 주축(110)에 워크(W)가 유지된다.
주축(110)은, 도시하지 않은 주축 모터의 동력에 의하여 회전 구동되도록 주축대(110A)에 지지되어 있다.
주축대(110A)는, 공작기계(100)의 베드 측에, Z축 방향 이송기구(160)에 의하여 주축(110)의 축선방향이 되는 Z축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다.
주축(110)은, 주축대(110A)를 통해 Z축 방향 이송기구(160)에 의하여, 상기 Z축 방향으로 이동한다.
Z축 방향 이송기구(160)는, 주축(110)을 Z축 방향으로 이동시키는 주축 이동기구를 구성하고 있다.
Z축 방향 이송기구(160)는, 상기 베드 등의 Z축 방향 이송기구(160)의 고정측과 일체적인 베이스(161)와 베이스(161)에 설치된 Z축 방향으로 연장되는 Z축 방향 가이드 레일(162)을 구비하고 있다.
Z축 방향 가이드 레일(162)에, Z축 방향 가이드(164)를 사이에 두고 Z축 방향 이송 테이블(163)이 슬라이드 가능하게 지지되어 있다.
Z축 방향 이송 테이블(163) 측에 리니어 서보모터(165)의 가동자(165a)가 설치되고, 베이스(161) 측에 리니어 서보모터(165)의 고정자(165b)가 설치되어 있다.
Z축 방향 이송 테이블(163)에 주축대(110A)가 탑재되고, 리니어 서보모터(165)의 구동에 의하여 Z축 방향 이송 테이블(163)이, Z축 방향으로 이동 구동된다.
Z축 방향 이송 테이블(163)의 이동에 의하여 주축대(110A)가 Z축 방향으로 이동하고, 주축(110)의 Z축 방향으로의 이동이 행해진다.
절삭공구대(130A)에는, 워크(W)를 선삭 가공하는 바이트 등의 절삭공구(130)가 장착되어 있다.
절삭공구대(130A)는, 공작기계(100)의 베드 측에, X축 방향 이송기구(150) 및 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구에 의하여, 상기 Z축 방향에 직교하는 X축 방향과, 상기 Z축 방향 및 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구에 의하여, 절삭공구대(130A)를 주축(110)에 대하여 상기 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 공구대 이동기구가 구성되어 있다.
X축 방향 이송기구(150)는, X축 방향 이송기구(150)의 고정측과 일체적인 베이스(151)와, 베이스(151)에 설치된 X축 방향으로 연장되는 X축 방향 가이드 레일(152)을 구비하고 있다.
X축 방향 가이드 레일(152)에, X축 방향 가이드(154)를 사이에 두고 X축 방향 이송 테이블(153)이 슬라이드 가능하게 지지되어 있다.
X축 방향 이송 테이블(153) 측에 리니어 서보모터(155)의 가동자(155a)가 설치되고, 베이스(151) 측에 리니어 서보모터(155)의 고정자(155b)가 설치되어 있다.
리니어 서보모터(155)의 구동에 의하여 X축 방향 이송 테이블(153)이, X축 방향으로 이동 구동된다.
한편, Y축 방향 이송기구는, X축 방향 이송기구(150)를 Y축 방향으로 배치한 것이며, X축 방향 이송기구(150)와 같은 구조이기 때문에, 구조에 대한 상세한 설명은 할애한다.
도 1에 있어서는, 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구를 사이에 두고 X축 방향 이송기구(150)를 상기 베드 측에 탑재하고, X축 방향 이송 테이블(153)에 절삭공구대(130A)가 탑재되어 있다.
절삭공구대(130A)는, X축 방향 이송 테이블(153)의 이동 구동에 의하여 X축 방향으로 이동하고, Y축 방향 이송기구가, Y축 방향에 대하여, X축 방향 이송기구(150)와 같은 동작을 함으로써, Y축 방향으로 이동한다.
한편, 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구를, X축 방향 이송기구(150)를 사이에 두고 상기 베드 측에 탑재하며, Y축 방향 이송기구 측에 절삭공구대(130A)를 탑재해도 좋고, Y축 방향 이송기구와 X축 방향 이송기구(150)에 의하여 절삭공구대(130A)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 구조는 종래의 공지이기 때문에, 상세한 설명 및 도시는 할애한다.
상기 공구대 이동기구(X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구)와 상기 주축 이동기구(Z축 방향 이송기구(160))가 협력하여 이동하고, X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구에 의한 X축 방향과 Y축 방향으로의 절삭공구대(130A)의 이동과, Z축 방향 이송기구(160)에 의한 주축대(110A)(주축(110))의 Z축 방향으로의 이동에 의하여, 절삭공구대(130A)에 장착되어 있는 절삭공구(130)는, 워크(W)에 대하여 상대적으로 임의의 가공 이송방향으로 이송된다.
상기 주축 이동기구와 상기 공구대 이동기구로 구성되는 이송수단에 의해, 절삭공구(130)를, 워크(W)에 대하여 상대적으로 임의의 가공 이송방향으로 이송됨으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이, 워크(W)는, 상기 절삭공구(130)에 의해 임의의 형상으로 절삭 가공된다.
한편, 본 실시형태에 있어서는, 주축대(110A)와 절삭공구대(130A) 양쪽을 이동하도록 구성하고 있지만, 주축대(110A)를 공작기계(100)의 베드 측으로 이동하지 않게 고정하고, 공구대 이동기구를, 절삭공구대(130A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키도록 구성해도 좋다.
이 경우, 상기 이송수단이, 절삭공구대(130A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키는 공구대 이동기구로 구성되고, 고정적으로 위치 결정되어 회전 구동되는 주축(110)에 대하여, 절삭공구대(130A)를 이동시킴으로써, 상기 절삭공구(130)를 워크(W)에 대하여 가공 이송 동작시킬 수 있다.
또 절삭공구대(130A)를 공작기계(100)의 베드 측으로 이동하지 않게 고정하고, 주축 이동기구를, 주축대(110A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키도록 구성해도 좋다.
이 경우, 상기 이송수단이, 주축대(110A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키는 주축대 이동기구로 구성되고, 고정적으로 위치 결정되는 절삭공구대(130A)에 대하여, 주축대(110A)를 이동시킴으로써, 상기 절삭공구(130)를 워크(W)에 대하여 가공 이송 동작시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 절삭공구(130)에 대하여 워크(W)를 회전시키는 구성으로 했지만, 워크(W)에 대하여 절삭공구(130)를 회전시키는 구성으로 해도 좋다.
주축(110)의 회전, Z축 방향 이송기구(160), X축 방향 이송기구(150), Y축 방향 이송기구는, 제어장치(C)가 가지는 제어부(C1)에 의하여 구동 제어된다.
제어부(C1)는, 각 이송기구를 진동수단으로 하여, 각각 대응하는 이동방향을 따라서 왕복 진동시키면서, 주축대(110A) 또는 절삭공구대(130A)를 각각의 방향으로 이동시키도록 제어하는 진동 제어수단을 구비하고 있다.
각 이송기구는, 제어부(C1)의 제어에 의해, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주축(110) 또는 절삭공구대(130A)를, 1회의 왕복 진동에 있어서, 소정의 전진량만큼 전진(forward movement) 이동하고 나서 소정의 후퇴량만큼 후퇴(backward movement)이동하고, 그 차이의 진행량만큼 각 이동방향으로 이동시켜, 협력 이동하여 워크(W)에 대하여 상기 절삭공구(130)를 상기 가공 이송방향으로서 Z축 방향으로 보낸다.
공작기계(100)는, Z축 방향 이송기구(160), X축 방향 이송기구(150), Y축 방향 이송기구에 의해, 절삭공구(130)가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서, 주축 1회전분, 즉, 주축 위상 0°에서 360°까지 변화했을 때의 상기 진행량의 합계를 이송량으로 하여, 가공 이송방향으로 이송됨으로써, 워크(W)의 가공을 행한다.
워크(W)가 회전한 상태에서, 주축대(110A)(주축(110)) 또는 절삭공구대(130A)(절삭공구(130))가, 왕복 진동하면서 이동하고, 절삭공구(130)에 의하여, 워크(W)를 소정의 형상으로 외형 절삭 가공하는 경우, 워크(W)의 둘레면은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 사인 곡선형상으로 절삭된다.
또한 사인 곡선형상의 파형의 골짜기 부분을 통과하는 가상선(1점 쇄선)에 있어서, 주축 위상 0°에서 360°까지 변화했을 때의 위치의 변화량이, 상기 이송량을 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 1회전당 주축대(110A)(주축(110)) 또는 절삭공구대(130A)의 진동수(N)가, 1.5회(진동수 N=1.5)를 예로 설명한다.
이 경우, 1회전째(n회전째：n은 1 이상의 정수)의 절삭공구(130)에 의해 선삭된 형상의 위상의 골짜기 부분의 최저점(실선 파형 그래프의 꼭대기 부분의 정점)의 위치에 대하여, 2회전째(n＋1회전째)의 절삭공구(130)에 의해 선삭되는 워크 둘레면 형상의 위상의 골짜기 부분의 최저점(절삭공구(130)에 의하여 이송방향으로 가장 절삭된 점이 되는 점선 파형 그래프의 꼭대기 부분의 정점)의 위치가, 주축 위상 방향(그래프의 가로축 방향)에서 어긋난다.
이것에 의해, 절삭공구(130)의 전진시의 절삭 가공 부분과, 후퇴시의 절삭 가공 부분이 일부 중복되고, 워크 둘레면의 n＋1회전째의 절삭 부분에, n회전째에 절삭 완료 부분이 포함되며, 진동 절삭 중에 가공 이송방향에서 절삭공구(130)가 워크(W)를 절삭하지 않는 헛동작(air cut)이 생긴다.
절삭 가공시에 워크(W)로부터 생기는 절삭칩은, 상기 헛동작에 의하여 차례차례 분단된다.
공작기계(100)는, 절삭공구(130)의 절삭 이송방향을 따라 상기 왕복 진동에 의하여 절삭칩을 분단하면서, 워크(W)의 외형 절삭 가공을 원활히 행할 수 있다.
절삭공구(130)의 상기 왕복 진동에 의하여 절삭칩을 차례차례 분단하는 경우, 워크 둘레면의 n＋1회전째의 절삭 부분에, n회전째에 절삭 완료 부분이 포함되어 있으면 좋다.
바꾸어 말하면, 워크 둘레면의 n＋1회전째(n은 1 이상의 정수)에 있어서의 후퇴시의 절삭공구(130)의 궤적이, 워크 둘레면의 n회전째에 있어서의 절삭공구(130)의 궤적까지 도달하면 좋다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 진동수 N=1.5의 경우, 워크(W)에 있어서의 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이, 주축 위상 중 몇 개의 소정 위상에서 가공 이송방향으로 가지런하다.
도 5a는 도 4에 있어서의 5A-5A단면, 도 5b는 도 4에 있어서의 5B-5B단면, 도 5c는 도 4에 있어서의 5C-5C단면을 나타내고 있고, 모두 워크(W) 가공면의 기복을 나타내고 있다.
도 5a 내지 도 5c에 나타내는 바와 같이, 절삭공구(130)가 워크(W)에 대하여 워크 지름방향으로 진동하지 않고 가공 이송방향인 Z축 방향으로 진동하고 있는 경우, 워크(W)에 있어서, 절삭공구(130)의 선단이 통과한 개소가 오목하게 되고(워크(W)의 표면을 절삭하고 있기 때문에), 절삭공구(130)의 궤적과 궤적과의 사이가 볼록하게 된다(워크(W)의 표면에서 절삭한 개소와 절삭한 개소의 사이에서 절삭되어 있지 않기 때문에).
도 5a에 나타내는 바와 같이, 교차 부분(CR)이 나란한 소정 위상(도 4의 5A-5A)에서는, 절삭공구(130)의 궤적과 궤적과의 사이가, 도 5b 및 도 5c와 비교하여 넓기 때문에, 볼록한 부분과 오목한 부분과의 차이가, 도 5b 및 도 5c와 비교하여 커진다.
또한, 볼록한 부분의 높이가, 도 5b 및 도 5c와 비교하여 높아진다.
워크(W) 가공면의 표면 거칠기의 요인이 되는 오목부분과 볼록부분이, 다양한 높이로 주축 위상 방향에 있어서 배치된다.
오목부분과 볼록부분의 차이가 균일하게 배치되지 않고 편재하여 배치된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 진동수로부터 산출되는 워크(W) 가공면의 거칠기 규격의 하나인 산술 평균 거칠기(Ra)는, 진동수에 따라 변화한다.
본 실시예의 공작기계(100)에서는, 제어장치(C)의 제어부(C1) 및 수치 설정부(C2)가, 주축 1회전당 왕복 진동의 진동수를 파라미터로서 설정하는 설정수단을 구성하고, 사용자에 의하여, 이송량, 주축 회전수, 진동수(N)를, 수치 설정부(C2) 등을 통해 제어부(C1)에 설정하도록 구성되어 있다.
또, 제어부(C1)가, 설정수단에 의하여 설정된 파라미터를 후술하는 진동 절삭의 소정 조건에 기초하여 설정하는 진동수 설정수단을 구비하고 있다.
제어부(C1)가, 설정수단에 의하여 설정된 파라미터 등에 기초하여 계산하고, 소정 조건으로서 산술 평균 거칠기(Ra)가 소정 허용치 미만이 되는지 아닌지를 판정한다.
예를 들면, 산술 평균 거칠기(Ra)의 최대치와 최소치의 차이가, 설정된 제1 소정 허용치 미만이 되는지 아닌지를 판정함과 함께, 산술 평균 거칠기(Ra)의 최대치가, 설정된 제2 소정 허용치 미만이 되는지 아닌지를 판정한다.
양자 중 어느 쪽이 소정 허용치 이상일 때, 제어부(C1)가, 진동수(N)를 설정하여 양자를 소정 허용치 미만이 되도록 구성되어 있다.
도 6은 워크 가공면의 거칠기를, 거칠기의 규격으로서 산술 평균 거칠기(Ra)를 1회전당 진동수를 가로축으로 하여 플롯한 결과이다.
일례로서 진동수 N=1.5의 경우에는, 워크의 둘레면의 Ra 중에서 최대치(Ra최대：실선)와 최소치(Ra최소：점선)의 차이가 커지고 있다.
이 진동수 N=1.5인 진동 조건일 때의 Ra의 최대치를 나타내는 개소는, 도 5a와 같은 볼록부분과 오목부분 차이가 큰 워크 가공면 상태로 되어 있다.
Ra의 최소치를 나타내는 개소는, 도 5c와 같은 볼록부분과 오목부분 차이가 작은 워크 가공면 상태로 되어 있다.
제어부(C1)는, 예를 들면 진동수 N=1.5로부터 산술 평균 거칠기(Ra)의 최대치와 최소치의 차이가 감소하는 측(예를 들면 도 6에 있어서의 진동수 N=1.5로부터 좌측의 위치에 있는 조금 작은 진동수)으로 진동수를 변경하고, 이 차이가 최소가 되는 값 N=1.44로 진동수를 설정한다.
제어부(C1)의 진동수의 설정에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이 주축 위상 방향(즉 워크의 둘레면)으로 분산 배치된다. 즉, 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이 주축 위상 방향으로 서로 어긋나서 배치되고, 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)의 워크의 둘레면에 있어서의 조밀분포가 주축 위상 방향에 있어서 균일화된다.
즉 워크 가공면의 볼록부분과 오목부분 차이가 작아진다.
이 진동수의 설정에 의하면, 진동수의 설정 전후로 진동수(N) 값의 변화량이 비교적 작기 때문에, 진동수(N)의 큰 변경을 수반하지 않고 워크 가공면의 거칠기를 개선할 수 있다.
또 워크 가공면의 거칠기에 대해서는 산술 평균 거칠기(Ra)를 사용했지만, 다른 거칠기 규격(최대 거칠기(Rz) 등)을 사용해도 좋다.
제어부(C1)의 진동수의 설정에 더하여, 왕복 진동의 진폭의 설정을 행하는 진폭 설정수단을 구비함으로써, 도 8에 나타내는 바와 같이, 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이 가공 이송방향으로도 분산 배치되고, 절삭공구(130) 궤적의 조밀(coarseness and fineness)도 가공 이송방향으로 분산된다.
즉 가공 이송방향으로도 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이 어긋나서 배치되고, 주축 위상 방향으로의 교차 부분(CR)의 조밀 분포의 균일화에 더하여 가공 이송방향으로의 조밀 분포의 균일화가 도모되며, 가공 이송방향으로 절삭공구(130) 궤적의 간격의 차이를 감소시킬 수 있다.
구체적으로는 제어부(C1)가, 진폭을 이송량으로 나눈 값인 진폭 이송 비율에 기초하여 왕복 진동의 진폭을 설정하는 경우, 진폭 이송 비율을 변경함으로써 왕복 진동의 진폭이 변경된다. 예를 들면 진폭 이송 비율을 1.0에서 2.0로 변경해도 좋다.
이것에 의해, 절삭공구(130) 궤적의 교차 부분(CR)이 주축 위상 방향과 가공 이송방향의 양 방향에 있어서 분산되고, 워크 가공면 상의 소정 방향(예를 들면 도 8에 나타내는 선 L의 방향)으로 절삭공구(130) 궤적의 간격의 차이가 감소하여 상술한 볼록부분의 높은 부분이 줄어듬과 함께 볼록부분 배치의 조밀이 분산되기 때문에, 보다 한층 워크 가공면의 거칠기를 개선할 수 있다.
100:　공작기계
110:　주축
110A:　주축대
120:　척
130:　절삭공구
130A:　절삭공구대
150:　X축 방향 이송기구
151:　베이스
152:　X축 방향 가이드 레일
153:　X축 방향 이송 테이블
154:　X축 방향 가이드
155:　리니어 서보모터
155a:　가동자
155b:　고정자
160:　Z축 방향 이송기구
161:　베이스
162:　Z축 방향 가이드 레일
163:　Z축 방향 이송 테이블
164:　Z축 방향 가이드
165:　리니어 서보모터
165a:　가동자
165b:　고정자
C:　제어장치
C1:　제어부
C2:　수치 설정부
W:　워크

Claims (4)

  1. 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 공구대와, 상기 워크 유지수단과 공구대의 상대 이동에 의하여 워크에 대하여 상기 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대를 상대적으로 상기 가공 이송방향으로 왕복 진동시켜, 상기 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공 부분과 후퇴시의 절삭 가공 부분을 중복시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고,
    상기 워크와 상기 절삭공구의 상대 회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 워크의 가공을 실행하는 공작기계로서,
    상기 워크의 가공을 실행할 때의 상기 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 상기 절삭 공구의 전진시와 후퇴시의 궤적에 따라서 형성되는 상기 워크 표면에 있어서의 소정의 높이의 오목부 및 볼록부가 각각 상기 워크의 다른 위상의 위치에 분산 배치되도록, 워크 가공면의 거칠기의 최대치와 최소치의 차이를 기초로 하여 설정하는 진동수 설정수단을 구비한 공작기계.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 왕복 진동의 진폭을 설정하는 진폭 설정수단을 구비한 공작기계.
  4. 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 공구대와, 상기 워크 유지수단과 공구대의 상대 이동에 의하여 워크에 대하여 상기 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 워크 유지수단과 상기 공구대를 상대적으로 상기 가공 이송방향으로 왕복 진동시켜, 상기 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공 부분과 후퇴시의 절삭 가공 부분을 중복시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고,
    상기 워크와 상기 절삭공구의 상대 회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 워크의 가공을 실행하는 공작기계의 제어장치로서,
    상기 워크의 가공을 실행할 때의 상기 상대 회전 1회전당 왕복 진동의 진동수를, 상기 절삭 공구의 전진시와 후퇴시의 궤적에 따라서 형성되는 상기 워크 표면에 있어서의 소정의 높이의 오목부 및 볼록부가 각각 상기 워크의 다른 위상의 위치에 분산 배치되도록, 워크 가공면의 거칠기의 최대치와 최소치의 차이를 기초로 하여 설정하는 진동수 설정수단을 구비한 공작기계의 제어장치.
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