KR20230169279A - 공작 기계 - Google Patents

Abstract

진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 것이 가능한 공작 기계를 제공한다. 공작 기계(1)의 제어부(U3)는, 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 진동의 1주기에 요하는 주축(11)의 회전수(K), 및 진동의 1주기에서의 복귀 이동 M2의 거리인 복귀량(R)을 취득하고, 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 주축(11)의 회전수(K), 및 복귀량(R)에 기초하여, 진동의 1주기당으로 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 구동 대상의 절입 이동 시의 속도(F), 및 구동 대상의 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정하고, 결정한 파라미터를 적어도 사용하여 구동 대상의 이송 이동 시의 위치를 제어한다.

Description

공작 기계

본 발명은, 주축에 파지되어 있는 공작물을 공구로 절삭하는 공작 기계에 관한 것이다.

공작 기계로서, 공작물을 파지하는 주축을 구비하는 NC(수치 제어) 선반이 알려져 있다. 주축과 함께 회전하는 공작물로부터 생기는 부스러기가 길어지면, 공작물의 가공에 영향을 줄 가능성이 있다. 그래서, 공구를 이송축을 따라 공작물에 절입(cutting)시키는 절입 이동과 공작물로부터 멀리하는 복귀 이동을 교호적으로 반복하면서 공구를 이송하는 것에 의해 부스러기를 분단하는 진동 절삭이 행해지고 있다. 부스러기는 칩이라고도 한다. 부스러기의 분단 상황은 주축의 위상, 진동의 진폭, 절입 이동 시의 이송 속도, 및 복귀 이동 시의 이송 속도에 의해 변화된다. 오퍼레이터는, 이들 파라미터를 가공 프로그램 상에서 조정하면서, NC 선반에 진동 절삭을 실행시키고 있다.

특허문헌 1에 개시된 공작 기계는, 주축의 1회전에 대하여 정해지는 공구 진동 횟수 및 공구 이송량에 기초하여 1진동 완료 시에서의 공구가 위치하는 실질 이송 라인 상의 위치를 복귀 위치로서 산출하고, 이송량에 소정의 진폭 이송 비율을 곱한 진폭만 실질 이송 라인으로부터 오프셋한 진폭 라인 상에 왕동(往動)(절입 이동)으로부터 복동(復動)(복귀 이동)으로 전환되는 방향 변화점을 설정하고, 해당 방향 변화점에 공구를 도달시키고, 1진동 완료 시에 방향 변화점으로부터 실질 이송 라인 상의 복귀 위치에 공구를 되돌린다. 진폭 이송 비율은 미리 결정되어 있으므로, 진폭을 조정할 수는 없다.

일본공개특허 제2019-28831호 공보

오퍼레이터는, 부스러기를 효과적으로 분단시키기 위해, 주축의 위상, 진동의 진폭, 절입 이동 시의 이송 속도, 및 복귀 이동의 이송 속도 중 적어도 일부를 시행 착오적으로 조정할 필요가 있다. 특허문헌 1에 개시된 공작 기계에서는, 진동의 진폭을 조정할 수는 없다. 그래서, 진폭도 고려하면서 진동 절삭의 조건 설정을 간략화하는 것이 기대된다.

그리고, 전술한 바와 같은 과제는, 선반에 한정되지 않고, 머시닝 센터 등, 각종 공작 기계에 존재한다.

본 발명은, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 것이 가능한 공작 기계를 개시하는 것이다.

본 발명의 공작 기계는,

공작물을 파지하는 주축을 회전시키는 회전 구동부와,

상기 공작물을 절삭하는 공구와 상기 주축의 적어도 한쪽의 구동 대상을 이송축을 따라 이동시키는 이송 구동부와,

상기 공작물의 절삭 시에 상기 이송축을 따라 상기 공구가 상기 공작물에 절입하는 방향의 절입 이동과 해당 절입 이동과는 반대 방향의 복귀 이동을 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는,

상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기(周期)에 요하는 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동의 거리인 복귀량 R을 취득하고,

상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 복귀량(R)에 기초하여, 상기 진동의 1주기당으로 상기 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 상기 구동 대상의 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 구동 대상의 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정하고,

결정한 상기 파라미터를 적어도 사용하여 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어하는, 태양(態樣)을 가진다.

또한, 본 발명의 공작 기계는,

공작물을 파지하는 주축을 회전시키는 회전 구동부와,

상기 공작물을 절삭하는 공구와 상기 주축의 적어도 한쪽의 구동 대상을 이송축을 따라 이동시키는 이송 구동부와,

상기 공작물의 절삭 시에 상기 이송축을 따라 상기 공구가 상기 공작물에 절입하는 방향의 절입 이동과 해당 절입 이동과는 반대 방향의 복귀 이동을 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어하는 제어부와,

상기 주축의 단위시간당의 회전수(S), 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기에 요하는 상기 주축의 회전수(K), 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동의 거리인 복귀량(R), 및 상기 절입 이동으로부터 상기 복귀 이동으로의 제1 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치와 상기 복귀 이동으로부터 상기 절입 이동으로의 제2 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과(E)에 기초한 기계 학습에 의해, 상기 주축의 단위시간당의 회전수(S) 및 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)에 기초하여, 상기 제1 변화점 및 상기 제2 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩을 발생시키는 상기 주축의 회전수(K) 및 상기 복귀량(R)을 결정하도록 컴퓨터를 기능하게 하는 학습완료 모델을 생성하는 기계 학습부를 구비하는, 태양을 가진다.

본 발명에 의하면, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 공작 기계를 제공할 수 있다.

[도 1] 공작 기계의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 2] 기계 본체의 전기 회로의 구성예를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
[도 3] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 2인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 4] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 2인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 5] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 3인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 6] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 2/3인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 7] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 2/3인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 8] 진동 1주기에 요하는 주축 회전수(K)가 2/5인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 9] 진동 이송 커맨드에 기초하여 공구의 이송 이동 시의 위치를 제어하는 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 10] 기계 학습부를 구비하는 공작 기계의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 11] 학습 처리의 예를 모식적으로 나타내는 플로차트다.
[도 12] 진동 제어 처리의 예를 모식적으로 나타내는 플로차트다.
[도 13] 기계 학습부를 구비하는 기계 본체의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 14] 정보 테이블의 구조의 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 15] 복귀량 R이 없는 진동 이송 커맨드에 기초하여 공구의 이송 이동 시의 위치를 제어하는 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 물론, 이하의 실시형태는 본 발명을 예시하는 것에 지나지 않고, 실시형태에 나타내는 특징의 전부가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 한정되지 않는다.

(1) 본 발명에 포함되는 기술의 개요:

먼저, 도 1∼15에 나타내어지는 예를 참조하여 본 발명에 포함되는 기술의 개요를 설명한다. 그리고, 본원의 도면은 모식적으로 예를 나타내는 도면이며, 이들 도면에 나타내어지는 각 방향의 확대율은 상이한 경우가 있고, 각 도면은 정합하고 있지 않는 경우가 있다. 물론, 본 기술의 각 요소는 부호로 나타내어지는 구체예에 한정되지 않는다.

[태양 1]

도 1, 도 2 등에 예시한 바와 같이, 본 기술의 일 태양에 관련된 공작 기계(1)는, 회전 구동부(U1), 이송 구동부(U2), 및 제어부(U3)를 구비한다. 상기 회전 구동부(U1)는 공작물(W1)을 파지하는 주축(11)을 회전시킨다. 상기 이송 구동부(U2)는, 상기 공작물(W1)을 절삭하는 공구(TO1)와 상기 주축(11) 중 적어도 한쪽의 구동 대상(예를 들면, 공구(TO1))을 이송축(F1)을 따라 이동시킨다. 상기 제어부(U3)는, 상기 공작물(W1)의 절삭 시에 상기 이송축(F1)을 따라 상기 공구(TO1)가 상기 공작물(W1)에 절입하는 방향의 절입 이동 M1과 해당 절입 이동 M1과는 반대 방향의 복귀 이동 M2를 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어한다. 해당 제어부(U3)는, 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기에 요하는 상기 주축(11)의 회전수(K), 및 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동 M2의 거리인 복귀량(R)을 취득한다. 또한, 해당 제어부(U3)는, 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 주축(11)의 회전수(K), 및 상기 복귀량(R)에 기초하여, 상기 진동의 1주기당으로 상기 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 상기 구동 대상의 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 구동 대상의 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정한다. 또한, 해당 제어부(U3)는, 결정한 상기 파라미터를 적어도 사용하여 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어한다.

상기 태양 1에 있어서, 오퍼레이터는, 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa) 및 주축(11)의 회전수(K)에 더하여 복귀량(R)을 설정 가능하므로, 진동의 진폭을 고려한 파라미터를 설정할 수 있다. 또한, 구동 대상의 이송 이동 시의 위치 제어를 위해, 오퍼레이터는 절입량(D), 절입 이동 시의 속도(F), 및 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 일부를 설정하지 않아도 된다. 따라서, 상기 태양 1은, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 공작 기계를 제공할 수 있다.

여기서, 공작 기계에는, 선반, 머시닝 센터 등이 포함된다.

이송 구동부는, 공작물을 이동시키지 않고 공구를 이송축을 따라 이동시켜도 되고, 공구를 이동시키지 않고 공작물을 이송축을 따라 이동시켜도 되고, 공구와 공작물의 양쪽을 이송축을 따라 이동시켜도 된다.

상기 제어부는, 상기 절입량(D), 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 결정하지 않은 파라미터에 대해서는, 입력을 접수해도 된다. 바람직한 태양으로서, 상기 제어부는 Fa, K, R의 파라미터에 기초하여 상기 절입 이동 시의 속도(F)와 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 한쪽을 결정하고, 적어도 상기 절입량(D)의 입력을 접수해도 된다.

전술한 부언은, 이하의 태양에 있어서도 적용된다.

[태양 2]

바람직한 태양으로서, 상기 제어부는, 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 복귀량(R)에 기초하여, 상기 절입량(D), 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 복귀 이동 시의 속도(B)를 결정해도 된다. 해당 제어부는, 상기 절입량(D), 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 복귀 이동 시의 속도(B)에 기초하여, 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어해도 된다.

이상으로부터, 구동 대상의 이송 이동 시의 위치 제어를 위해, 오퍼레이터는 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 주축(11)의 회전수(K), 및 복귀량(R)을 설정하면, 이외에 파라미터를 설정하지 않아도 된다. 따라서, 상기 태양 2는 진동 절삭의 설정을 더욱 용이하게 하게 하는 공작 기계를 제공할 수 있다.

[태양 3]

도 3, 도 5 등에 예시한 바와 같이, 상기 제어부(U3)는, 상기 주축(11)의 회전수(K)가 1회전보다 큰 경우, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 절입 이동 M1로부터 상기 복귀 이동 M2로 변화하는 제1 변화점 C1과, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 복귀 이동 M2로부터 상기 절입 이동 M1로 변화하는 제2 변화점 C2의 상기 주축(11)의 회전 각도의 차이를 360°로 제어해도 된다. 이로써, 제1 변화점 C1과 제2 변화점 C2에서의 주축(11)의 위상이 일치하고, 부스러기가 효율적으로 분단된다. 따라서, 본 태양은, 진동의 1주기에 요하는 주축의 회전수 K가 1보다 큰 경우에 부스러기를 분단시키는 바람직한 예를 제공할 수 있다.

[태양 4]

도 6 등에 예시한 바와 같이, 상기 제어부(U3)는, 상기 주축(11)의 회전수(K)의 분모가 3 이상의 홀수 OD이면서 상기 주축(11)의 회전수(K)의 분자가 2인 경우, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 절입 이동 M1로부터 상기 복귀 이동 M2로 변화하는 제1 변화점 C1과, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 복귀 이동 M2로부터 상기 절입 이동 M1로 변화하는 제2 변화점 C2의 상기 주축(11)의 회전 각도의 차를 {(K/2)×360}°로 제어해도 된다. 이로써, 제1 변화점 C1과 제2 변화점 C2에서의 주축(11)의 위상이 일치하고, 부스러기가 효율적으로 분단된다. 따라서, 본 태양은, 진동의 1주기에 요하는 주축의 회전수(K)가 1보다 작은 경우에 부스러기를 분단시키는 바람직한 예를 제공할 수 있다.

[태양 5]

또한, 도 10, 도 13에 예시한 바와 같이, 본 기술의 다른 태양에 관련된 공작 기계(1)는 회전 구동부(U1), 이송 구동부(U2), 제어부(U3), 및 기계 학습부(U4)를 구비한다. 상기 회전 구동부(U1)는 공작물(W1)을 파지하는 주축(11)을 회전시킨다. 상기 이송 구동부(U2)는, 상기 공작물(W1)을 절삭하는 공구(TO1)와 상기 주축(11) 중 적어도 한쪽의 구동 대상을 이송축(F1)을 따라 이동시킨다. 상기 제어부(U3)는, 상기 공작물(W1)의 절삭 시에 상기 이송축(F1)을 따라 상기 공구(TO1)가 상기 공작물(W1)에 절입하는 방향의 절입 이동 M1과 상기 절입 이동 M1과는 반대 방향의 복귀 이동 M2를 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어한다. 상기 기계 학습부(U4)는, 상기 주축(11)의 단위시간당의 회전수(S), 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기에 요하는 상기 주축(11)의 회전수(K), 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동 M2의 거리인 복귀량(R), 및 상기 절입 이동 M1로부터 상기 복귀 이동 M2로의 제1 변화점 C1에서의 상기 구동 대상의 위치와 상기 복귀 이동 M2로부터 상기 절입 이동 M1로의 제2 변화점 C2에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과(E)에 기초한 기계 학습에 의해, 상기 주축(11)의 단위시간당의 회전수(S) 및 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)에 기초하여, 상기 제1 변화점 C1 및 상기 제2 변화점 C2에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩을 발생시키는 상기 주축(11)의 회전수(K) 및 상기 복귀량(R)을 결정하도록 컴퓨터를 기능하게 하는 학습완료 모델 LM을 생성한다.

「주축(11)의 단위시간당의 회전수(S)」 및 「구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)」가 변경되면, 부스러기를 효율적으로 분단시키는 「진동의 1주기에 요하는 주축(11)의 회전수(K)」 및 「복귀량(R)」이 변동한다. 이들 파라미터(S, Fa, K, R)와 「제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 구동 대상의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과(E)」에 기초한 기계 학습에 의해 생성된 학습완료 모델 LM을 사용하는 것에 의해, 「주축(11)의 단위시간당의 회전수(S)」 및 「구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)」에 기초하여 제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 구동 대상의 위치에 중첩을 발생시키는 「진동의 1주기에 요하는 주축(11)의 회전수(K)」 및 「복귀량(R)」을 결정할 수 있다. 따라서, 본 태양은, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 학습완료 모델을 생성하는 공작 기계를 제공할 수 있다.

여기서, 공작 기계는, 기계 본체와 해당 기계 본체에 접속된 컴퓨터의 조합이어도 된다.

「주축의 단위시간당의 회전수(S)」로부터 구해지는 값을 기계 학습에 사용하는 것이나, 「구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)」로부터 구해지는 값을 기계 학습에 사용하는 것이나, 「진동의 1주기에 요하는 주축의 회전수(K)」로부터 구해지는 값을 기계 학습에 사용하는 것이나, 「복귀량(R)」로부터 구해지는 값을 기계 학습에 사용하는 것도, 상기 태양의 기계 학습에 포함된다.

전술한 부언은, 이하의 태양에 있어서도 적용된다.

[태양 6]

도 12에 예시한 바와 같이, 상기 제어부(U3)는, 상기 주축(11)의 단위시간당의 회전수(S) 및 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)를 입력으로 하여 상기 학습완료 모델 LM을 실행시키는 것에 의해 결정된 상기 주축(11)의 회전수(K) 및 상기 복귀량 R을 취득해도 된다. 해당 제어부(U3)는, 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 취득한 주축(11)의 회전수(K), 및 상기 취득한 복귀량 R에 기초하여, 상기 진동의 1주기당으로 상기 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 상기 구동 대상의 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 구동 대상의 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정해도 된다. 해당 제어부(U3)는, 결정한 상기 파라미터를 적어도 사용하여 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어해도 된다. 본 태양은, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 공작 기계를 제공할 수 있다.

(2) 공작 기계의 구성의 구체예:

도 1은, 기계 본체(2)와 컴퓨터(100)를 포함하는 공작 기계(1)의 예로서 선반의 구성을 모식적으로 예시하고 있다. 도 1에 나타낸 공작 기계(1)는, 공작물(W1)의 가공의 수치 제어를 행하는 NC(수치 제어) 장치(70)를 구비하는 NC 선반이다. 공작 기계(1)에 있어서 컴퓨터(100)는 필수적인 요소가 아니므로, 컴퓨터(100)가 접속되어 있지 않은 기계 본체(2) 자체도 본 기술의 공작 기계가 될 수 있다.

공작 기계(1)는, 파지부(12)를 가지는 주축(11)이 편입되어 있는 주축대(10), 주축대 구동부(14), 공구대(20), 해당 공구대(20)의 이송 구동부(U2), 제어부(U3)의 예인 NC 장치(70) 등을 기계 본체(2)에 구비하는 NC 공작 기계이다. 여기서, 주축대(10)는 정면 주축대(10A)와, 대향 주축대라고도 하는 배면 주축대(10B)를 총칭하고 있다. 정면 주축대(10A)에는, 콜릿 등의 파지부(12A)를 가지는 정면 주축(11A)이 편입되어 있다. 배면 주축대(10B)에는, 콜릿 등의 파지부(12B)를 가지는 배면 주축(11B)이 편입되어 있다. 주축(11)은 정면 주축(11A)과, 대향 주축이라고도 하는 배면 주축(11B)을 총칭하고 있다. 파지부(12)는 파지부(12A)와 파지부(12B)를 총칭하고 있다. 주축대 구동부(14)는, 정면 주축대(10A)를 이동시키는 정면 주축대 구동부(14A)와, 배면 주축대(10B)를 이동시키는 배면 주축대 구동부(14B)를 총칭하고 있다. 주축(11)의 회전 구동부(U1)는, 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 정면 주축(11A)을 회전시키는 모터(13A), 및 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 배면 주축(11B)을 회전시키는 모터(13B)를 포함하고 있다. 모터(13A, 13B)에는, 주축에 내장된 빌트인 모터를 사용할 수 있다. 물론, 모터(13A, 13B)는 주축(11) 밖에 배치되어도 된다.

도 1에 나타낸 기계 본체(2)의 제어축은, 「X」로 나타내어지는 X축, 「Y」로 나타내어지는 Y축, 및 「Z」로 나타내어지는 Z축을 포함하고 있다. Z축 방향은, 공작물(W1)의 회전 중심으로 되는 주축 중심선(AX1)을 따른 수평 방향이다. X축 방향은 Z축과 직교하는 수평 방향이다. Y축 방향은 Z축과 직교하는 연직 방향이다. 그리고, Z축과 X축은 교차하고 있으면 직교하고 있지 않아도 되고, Z축과 Y축은 교차하고 있으면 직교하고 있지 않아도 되고, X축과 Y축은 교차하고 있으면 직교하고 있지 않아도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서 참조되는 도면은, 본 기술을 설명하기 위한 예를 나타내고 있는 것에 지나지 않고, 본 기술을 한정하는 것은 아니다. 또한, 각 부의 위치 관계의 설명은 예시에 지나지 않는다. 따라서, 좌우를 반대로 하거나, 회전 방향을 반대로 하는 것 등도, 본 기술에 포함된다. 또한, 방향이나 위치 등의 동일은 엄밀한 일치에 한정되지 않고, 오차에 의해 엄밀한 일치로부터 벗어나는 것을 포함한다.

도 1에 나타낸 공작 기계(1)는 주축 이동형 선반이며, 정면 주축대 구동부(14A)가 정면 주축대(10A)를 Z축 방향으로 이동시키고, 배면 주축대 구동부(14B)가 배면 주축대(10B)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 물론, 공작 기계(1)는 정면 주축대(10A)가 이동하지 않는 주축 고정형 선반이라도 되고, 배면 주축대(10B)가 이동하지 않고 정면 주축대(10A)가 Z축 방향으로 이동해도 된다.

정면 주축(11A)은, 파지부(12A)에 의해 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, 공작물(W1)과 함께 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 회전 가능하다. 가공 전의 공작물(W1)이 예를 들면, 원기둥형(봉형) 장척의 재료인 경우, 정면 주축(11A)의 후단(도 1에 있어서 좌측 단(端))으로부터 파지부(12A)에 공작물(W1)이 공급되어도 된다. 이 경우에, 정면 주축(11A)의 전방측(도 1에 있어서 우측)에는, 공작물(W1)을 Z축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 가이드 부시가 배치되어도 된다. 가공 전의 공작물(W1)이 짧은 재료인 경우, 정면 주축(11A)의 전단으로부터 파지부(12A)에 공작물(W1)이 공급되어도 된다. 모터(13A)는 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 공작물(W1)과 함께 정면 주축(11A)을 회전시킨다. 정면 가공 후의 공작물(W1)은, 정면 주축(11A)으로부터 배면 주축(11B)에 넘겨진다. 배면 주축(11B)은 파지부(12B)에 의해 정면 가공 후의 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, 공작물(W1)과 함께 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 회전 가능하다. 모터(13B)는 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 공작물(W1)과 함께 배면 주축(11B)을 회전시킨다. 정면 가공 후의 공작물(W1)은 배면 가공에 의해 제품이 된다.

공구대(20)는, 공작물(W1)을 가공하기 위한 복수의 공구(TO1)가 장착되고, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. X축 방향과 Y축 방향은 이송축(F1)의 예다. 물론, 공구대(20)는 Z축 방향으로 이동해도 된다. 공구대(20)는 터릿(turret) 공구대라도 되고, 빗형 공구대 등이라도 된다. 복수의 공구(TO1)에는, 절단 바이트를 포함하는 바이트, 회전 드릴이나 엔드 밀이라는 회전 공구, 등이 포함된다. 이송 구동부(U2)는, 복수의 공구(TO1)가 장착된 공구대(20)를 이송축(F1)을 따라 이동시킨다. 본 구체예에 있어서, 이송 구동부(U2)의 구동 대상은 공구(TO1)이며, 이송 구동부(U2)는 공구(TO1)를 이송축(F1)을 따라 이동시킨다.

NC 장치(70)에 접속된 컴퓨터(100)는, 프로세서인 CPU(Central Processing Unit)(101), 반도체 메모리인 ROM(Read Only Memory)(102), 반도체 메모리인 RAM(Random Access Memory)(103), 기억 장치(104), 입력 장치(105), 표시 장치(106), 음성 출력 장치(107), I/F(인터페이스)(108), 시계 회로(109) 등을 구비하고 있다. 컴퓨터(100)의 제어 프로그램은 기억 장치(104)에 기억되고, CPU(101)에 의해 RAM(103)에 읽히고, CPU(101)에 의해 실행된다. 기억 장치(104)에는, 플래시 메모리라는 반도체 메모리, 하드 디스크라는 자기 기록 매체 등을 사용할 수 있다. 입력 장치(105)에는, 포인팅 디바이스, 키보드, 표시 장치(106)의 표면에 붙여진 터치패널 등을 사용할 수 있다. I/F(108)는, NC 장치(70)에 유선 또는 무선으로 접속되고, NC 장치(70)로부터 데이터를 수신하거나 NC 장치(70)에 데이터를 송신하거나 한다. 컴퓨터(100)와 기계 본체(2)의 접속은 인터넷이나 인트라넷 등의 네트워크 접속이어도 된다. 컴퓨터(100)에는, 타블렛형 단말기를 포함하는 PC, 스마트 폰이라는 휴대 전화기 등이 포함된다.

도 2는, 기계 본체(2)의 전기 회로의 구성을 모식적으로 예시하고 있다. 도 2에 나타낸 기계 본체(2)에 있어서, 제어부(U3)의 예인 NC 장치(70)에는, 조작부(80), 주축(11)의 회전 구동부(U1), 주축대 구동부(14), 공구대(20)의 이송 구동부(U2) 등이 접속되어 있다. 회전 구동부(U1)는, 정면 주축(11A)을 회전시키기 위해 모터(13A)와 도시하지 않은 서보 앰프를 구비하고, 배면 주축(11B)을 회전시키기 위해 모터(13B)와 도시하지 않은 서보 앰프를 구비하고 있다. 주축대 구동부(14)는, 정면 주축대 구동부(14A)와 배면 주축대 구동부(14B)를 포함하고 있다. 이송 구동부(U2)는 서보 앰프(31, 32)와 서보 모터(33, 34)를 구비하고 있다. NC 장치(70)는, 프로세서인 CPU(71), 반도체 메모리인 ROM(72), 반도체 메모리인 RAM(73), 시계 회로(74), I/F(75) 등을 구비하고 있다. 따라서, NC 장치(70)는 컴퓨터의 일종이다. 도 2에서는, 조작부(80), 회전 구동부(U1), 주축대 구동부(14), 이송 구동부(U2), 컴퓨터(100) 등의 I/F를 통합하여 I/F(75)로 나타내고 있다. ROM(72)에는, 가공 프로그램 PR2를 해석하여 실행하기 위한 제어 프로그램 PR1이 기입되어 있다. ROM(72)는 데이터를 고쳐쓰기 가능한 반도체 메모리라도 된다. RAM(73)에는, 오퍼레이터에 의해 작성된 가공 프로그램 PR2가 고쳐쓰기 가능하게 기억된다. 가공 프로그램은 NC 프로그램이라고도 한다. CPU(71)는, RAM(73)을 작업 영역으로서 사용하고, ROM(72)에 기록되어 있는 제어 프로그램 PR1을 실행하는 것에 의해, NC 장치(70)의 기능을 실현시킨다. 물론, 제어 프로그램 PR1에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부를 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)라는 다른 수단에 의해 실현시켜도 된다.

조작부(80)는 입력부(81) 및 표시부(82)를 구비하고, NC 장치(70)의 사용자 인터페이스로서 기능한다. 입력부(81)는 예를 들면, 오퍼레이터로부터 조작 입력을 접수하기 위한 버튼이나 터치패널로 구성된다. 표시부(82)는 예를 들면, 오퍼레이터가 조작 입력을 접수한 각종 설정의 내용이나 기계 본체(2)에 관한 각종 정보를 표시하는 디스플레이로 구성된다. 오퍼레이터는 조작부(80)나 컴퓨터(100)를 사용하여 가공 프로그램 PR2를 RAM(73)에 기억시키는 것이 가능하다.

이송 구동부(U2)는, 이송축(F1)의 예인 X축을 따라 공구대(20)를 이동시키기 위해, NC 장치(70)에 접속된 서보 앰프(31), 및 해당 서보 앰프(31)에 접속되고 서보 모터(33)를 구비하고 있다. 또한, 이송 구동부(U2)는, 이송축(F1)의 예인 Y를 따라 공구대(20)를 이동시키기 위하여, NC 장치(70)에 접속된 서보 앰프(32), 및 해당 서보 앰프(32)에 접속된 서보 모터(34)를 구비하고 있다.

서보 앰프(31)는, NC 장치(70)로부터의 지령에 따라서, X축 방향에 있어서 공구대(2)의 위치 및 이동 속도를 제어한다. 서보 앰프(32)는, NC 장치(70)로부터의 지령에 따라서, Y축 방향에 있어서 공구대(20)의 위치 및 이동 속도를 제어한다. 서보 모터(33)는 인코더(35)를 구비하고, 서보 앰프(31)로부터의 지령에 따라서 회전하고, X축 방향에 있어서 도시하지 않은 이송 기구 및 가이드를 통하여 공구대(20)를 이동시킨다. 서보 모터(34), 인코더(36)를 구비하고, 서보 앰프(32)로부터의 지령에 따라서 회전하고, Y축 방향에 있어서 도시하지 않은 이송 기구 및 가이드를 통하여 공구대(20)를 이동시킨다. 이송 기구에는, 볼나사에 의한 기구 등을 사용할 수 있다. 가이드에는, 도브테일과 도브테일 홈의 조합이라는 미끄럼 안내 등을 사용할 수 있다.

NC 장치(70)는, 공구(TO1)가 장착된 공구대(20)의 이송 이동 시의 위치 지령을 서보 앰프(31, 32)에 내린다. 서보 앰프(31)는, NC 장치(70)로부터 X축의 위치 지령 입력하고, 서보 모터(33)의 인코더(35)로부터의 출력에 기초하여 위치 피드백을 입력하고, 위치 지령을 위치 피드백에 기초하여 보정하여 서보 모터(33)에 토크 지령을 출력한다. 이로써, NC 장치(70)는, 이송축(F1)으로서의 X축을 따른 공구대(20)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다. NC 장치(70)는, X축을 따른 공구(TO1)의 이동 시의 위치를 제어한다고도 할 수 있다. 또한, 서보 앰프(32)는 NC 장치(70)로부터 축의 위치 지령을 입력하고, 서보 모터(34)의 인코더(36)로부터의 출력에 기초하여 위치 피드백을 입력하고, 위치 지령을 위치 피드백에 기초하여 보정하여 서보 모터(34)에 토크 지령을 출력한다. 이로써, NC 장치(70)는, 이송축(F1)으로서 Y축을 따른 공구대(20)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다. NC 장치(70)는, Y축을 따라 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다고도 할 수 있다.

도시하지 않지만, 주축대 구동부(14)도, 서보 앰프와 서보 모터를 구비하고 있다. 정면 주축대 구동부(14A)는 Z축 방향에 있어서 도시하지 않은 이송 기구 및 가이드를 통하여 정면 주축대(10A)를 이동시키고, 배면 주축대 구동부(14B)는 Z축 방향에 있어서 도시하지 않은 이송 기구 및 가이드를 통하여 배면 주축대(10B)를 이동시킨다.

공구대(20)에 장착된 공구(TO1)가 공작물(W1)을 절삭하면, 칩이라고도 하는 부스러기가 생긴다. 주축 중심선(AX1)을 중심으로 하여 회전하는 공작물(W1)에 대하여 이송 구동부(U2)가 공구(TO1)를 이송축(F1)을 따라 진동시키지 않고 절입시키면, 연속한 장척의 부스러기가 생긴다. 연속한 장척의 부스러기는 공작물(W1)의 가공에 영향을 줄 가능성이 있다. 그래서, 도 3에 예시한 바와 같이, 공작물(W1)의 절삭 시에 공구(TO1)를 이송축(F1)(X축 또는 Y축)을 따라 전진과 후퇴를 반복하면서 이송하는 진동 절삭에 의해 부스러기를 분단하는 것으로 하고 있다. 부스러기의 분단 상황은 주축(11)의 위상, 진동의 진폭, 절입 이동 시의 이송 속도, 및 복귀 이동 시의 이송 속도에 의해 변화된다.

도 3은, 1회의 공구 헛침에 요하는 주축 회전수 K, 즉 진동 1주기에 요하는 주축 회전수 K가 2인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다. 공구 헛침은, 공구(TO1)의 진동에 의해 공작물(W1)의 절삭이 행해지지 않는 것을 의미한다. 이하, 공구 헛침을 단지 헛침으로 기재한다. 주축 회전 각도는, 공구(TO1)가 현재 위치 P1에 있을 때의 회전 각도를 0°로 한 주축(11)(정면 주축(11A) 또는 배면 주축(11B))의 회전 각도이다. 공구 위치는, 이송축(F1)(X축 또는 Y축)에 있어서 현재 위치 P1에 있을 때의 위치를 0으로 한 공구(TO1)의 제어 위치이다. 현재 위치 P1로부터 종점 P2를 향하는 2점 쇄선의 직선은, 진동 절삭이 아닌 통상 절삭 시의 공구 위치(201)를 나타내고 있다. 현재 위치 P1로부터 종점 P2를 향하는 실선의 꺾은선은, 진동 절삭 시의 공구 위치(202)를 나타내고 있다. 도 3의 하부에는, 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 진동 1주기분의 확대도가 나타내어져 있다.

도 3에 나타낸 공구 위치는 NC 장치(70)에 의한 제어 위치이므로, 실제의 공구 위치는 서보계의 응답의 지연 등에 의해 도시한 위치로부터 어긋남이 생긴다. 도 4∼8에 나타낸 공구 위치도 마찬가지다. 그리고, 도 3 등에 나타내는 구체적인 수치는 어디까지나 예이다.

도 3에 나타낸 진동은, 이송축(F1)을 따라 공구(TO1)가 공작물(W1)에 절입하는 방향의 절입 이동 M1과, 해당 절입 이동 M1과는 반대 방향의 복귀 이동 M2가 교호적로 반복되는 것을 의미한다. NC 장치(70)는, 공작물(W1)의 절삭 시에 절입 이동 M1로 복귀 이동 M2를 포함하는 진동을 수반하도록 공구(TO1)의 이송 이동을 제어한다. 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 꺾은선은, 절입 이동 M1로부터 복귀 이동 M2로 변화하는 제1 변화점 C1, 및 복귀 이동 M2로부터 절입 이동 M1로 변화하는 제2 변화점 C2를 포함하고 있다.

도 3에 있어서, 통상 절삭 이송 속도 Fa는, 진동 절삭이 아닌 통상 절삭을 행할 때의 공구(TO1)의 이송 속도이며, 공구(TO1)의 비진동 시의 이송 속도이다. 통상 절삭 이송 속도 Fa의 단위는, 예를 들면 주축 1회전당의 밀리미터를 나타내는 mm/rev다. 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K는, 공구(TO1)의 진동의 1주기에 요하는 주축(11)의 회전수다. 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수(K)의 단위는, 예를 들면 rev/회다. 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K는, 적어도 1rev/회를 제외하고 양의 수치이다. 절입량 D는, 진동의 1주기당으로 공구(TO1)의 위치가 변화되는 거리이며, 각 절입 이동 M1이 상대적인 종점 위치(제1 변화점 C1의 위치)를 나타내고 있다. 절입량 D의 단위는 예를 들면 mm이다. 복귀량 R은, 공구(TO1)의 진동의 1주기에서의 복귀 이동 M2의 거리이며, 각 복귀 이동 M2가 상대적인 종점 위치(제2 변화점 C2의 위치)를 나타내고 있다. 복귀량 R의 단위는 예를 들면 mm이다. 공구(TO1)의 진동의 1주기에 있어서 절입 이동 시에 공구(TO1)가 이동하는 거리는 D+R이다. 본 구체예에서는, K>1인 경우, 진동의 1주기에 있어서, 공구(TO1)에는, 처음으로 거리 (D+R)/2의 절입 이동 M1의 제어가 행해지고, 다음으로 복귀량 R의 복귀 이동 M2의 제어가 행해지고, 마지막으로 거리 (D+R)/2의 절입 이동 M1의 제어가 행해진다.

진동 절삭 시에 공구(TO1)의 위치를 제어하기 위해서는, 공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도(F로 함), 및 공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도(B로 함)가 필요하다. 그래서, 가공 프로그램 PR2의 커맨드로서 속도 F, B를 지정하는 진동 이송 커맨드가 고려된다. 여기서, 이 진동 이송 커맨드가 포맷 「G** X**_D**_F**_R**_B**」를 적어도 가진다고 가정한다. G 뒤의 「**」은 진동 이송 커맨드의 번호를 나타내고, X 뒤의 「**」은 이송축(X)에서의 종점 P2의 위치를 나타내고, D 뒤의 「**」은 절입량 D의 수치를 나타내고, F 뒤의 「**」은 절입 이동 시의 속도 F의 수치를 나타내고, R 뒤의 「**」은 복귀량 R의 수치를 나타내고, B 뒤의 「**」은 복귀 이동 시의 속도 B의 수치를 나타내고 있다. 그리고, 이송축(F1)이 Y축인 경우, 전술한 포맷은 X가 Y로 변한다.

이상의 진동 이송 커맨드에서는, 적어도, 절입량 D, 절입 이동 시의 속도 F, 복귀량 R, 및 복귀 이동 시의 속도 B라는 다수의 파라미터를 시행 착오적으로 조정하는 것에 의해 진동 조건을 설정할 필요가 있다.

본 구체예에서는, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」의 설정에 의해, 절입 이동 시의 속도 F나 복귀 이동 시의 속도 B라는 파라미터의 시행 착오적인 조정을 불필요로 하고 있다. 이하, 본 구체예의 진동 절삭의 제어를 상세하게 설명한다.

도 3은, K>1, 구체적으로는 K=2인 경우에 진동의 1주기에 있어서 제1 변화점 C1과 제2 변화점 C2를 설정하는 예를 나타내고 있다. 도 4는, K=2인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다. 이해하기 쉽게 나타내기 위해, 도 4에서는 짝수 주기째의 공구 위치가 파선으로 나타내어져 있다.

이송 기구나 가이드 등의 기구에 가해지는 부하를 작게 하기 위해서는, 속도 F, B나 절입량 D나 복귀량 R을 될 수 있는 한 작게 하는 것이 바람직하다. 헛침이 가장 효율적으로 행해지는 것은, 주축(11)의 위상에 있어서 공구(TO1)의 이동 경로의 산(제1 변화점 C1과 골(제2 변화점 C2)이 일치하는 경우이다. 산과 골을 일치시키기 위해는, 예를 들면, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도로부터, -180°의 주축 회전 각도에 산을 설정하고, +180°의 주축 회전 각도에 골을 설정하면 된다. K=2인 경우, (2/2)×360-180=180°의 주축 회전 각도에 산을 설정하고, (2/2)×360+180=540°의 주축 회전 각도에 골을 설정하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 산과 골의 주축 위상이 일치한다. 산과 골의 주축 회전 각도의 차가 360°이고, 복귀량 R이 0보다 크므로, 홀수 주기째의 산(제1 변화점 C1)보다 그 다음의 짝수 주기째의 골(제2 변화점 C2) 쪽이 약간 후퇴한 위치로 된다. 이로써, 부스러기가 분단된다. 또한, 절입 이동 시의 공구 위치의 변화가 일정하므로, 효율적으로 부스러기가 분단된다.

도 5는, K=3인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다. K=3인 경우, (3/2)×360-180=360°의 주축 회전 각도에 산(제1 변화점 C1)을 설정하고, (3/2)×360+180=720°의 주축 회전 각도에 골(제2 변화점 C2)을 설정하면, 산과 골의 주축 위상이 일치한다. 이로써, 효율적으로 부스러기가 분단된다.

「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」는 1보다 큰 경우, 정수에 한정되지 않는다. K>3인 경우나, 2<K<3인 경우나, 1<K<2인 경우도, 마찬가지로 산과 골을 설정할 수 있다. 다만, 1<K<2인 경우에는 절입 이동 시의 속도 F가 과대하게 되는 경우가 있으므로, K는 2 이상인 것이 바람직하다.

도시하고 있지 않지만, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도로부터, -180°의 주축 회전 각도에 골(제2 변화점 C2)을 설정하고, +180°의 주축 회전 각도에 산(제1 변화점 C1)을 설정하는 것도 가능하다.

이상으로부터, NC 장치(70)는 K>1인경우, 진동의 1주기에 있어서 절입 이동 M1로부터 복귀 이동 M2로 변화하는 제1 변화점 C1과, 진동의 1주기에 있어서 복귀 이동 M2로부터 절입 이동 M1로 변화하는 제2 변화점 C2의 주축 회전 각도의 차를 360°로 제어한다.

그리고, K>2이면, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도로부터, -360°의 주축 회전 각도에 골 또는 산을 설정하고, +360°의 주축 회전 각도에 산 또는 골을 설정하는 것도 가능하다. K>3이면, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도로부터, -540°의 주축 회전 각도에 골 또는 산을 설정하고, +540°의 주축 회전 각도에 산 또는 골을 설정하는 것도 가능하다. 칩 분단에 요하는 주축 회전수를 적게 하고, 칩을 보다 잘게 분단하기 위해는, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도로부터, -180°의 주축 회전 각도에 산 또는 골을 설정하고, +180°의 주축 회전 각도에 골 또는 산을 설정하는 것이 가장 효율적이다.

NC 장치(70)가 이송축(F1)에 있어서 통상 절삭의 지령 속도로부터 이송 이동의 속도를 변경하지 않고 공구(TO1)를 이동시키기 위해는, 전체로서 주축 1회전당의 공구(TO1)의 이동량을 통상 절삭 시의 이동량인 통상 절삭 이송 속도 Fa와 동일하게 되도록 제어하면 된다. 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K는 공구(TO1)의 진동의 1주기에 요하는 주축(11)의 회전수이므로, 진동의 1주기당의 이송축(F1)을 따른 공구(TO1)의 이동량은, K×Fa가 된다. 도 3, 도 5에 나타낸 바와 같이, 공구(TO1)에는, 진동의 1주기에 있어서, 순차로, 거리 (D+R)/2의 절입 이동 M1, 복귀량 R의 복귀 이동 M2, 및 거리 (D+R)/2의 절입 이동 M1의 제어가 행해진다. 따라서,

K×Fa={(D+R)/2}×2-R

이 성립된다. 상기 식으로부터, 절입량 D는 이하의 식으로 표시된다.

D=K×Fa …(1)

공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도 F는 이하의 식으로 표시된다.

F={(D+R)/2}/{(K-1)/2}

=(D+R)/(K-1)

=(K×Fa+R)/(K-1)… (2)

공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도 B는, 이하의 식으로 표시된다.

B=R/1

= R …(3)

이상으로부터, NC 장치(70)는, K>1인 경우에 이송축(F1)에 대하여 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」의 입력을 접수하면, 상기 식(1), (2), (3)에 따라서 절입량 D 및 속도 F, R을 결정할 수 있다. 절입량 D 및 속도 F, R이 정해지면, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 절입량 D 및 속도 F, R에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다.

오퍼레이터는, 가공 프로그램 PR2에 있어서 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」만을 지정하는 것에 의해, 통상 절삭과 동일한 가공 시간으로 진동 절삭을 실시시킬 수 있다. 여기서, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」가 커지면, 부스러기가 길어지는 반면 진폭이 작아진다. 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」의 바람직한 값은, 공구(TO1)를 이동시키는 서보계의 추종성에 의존하고, 단위시간당의 주축 회전수와 공구(TO1)의 이송 속도에 의해 결정된다. 그래서, 도 14에 예시한 바와 같이, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」의 조합에 대하여 「단위시간당의 주축 회전수 S」와 「통상 절삭 이송 속도 Fa」에 따른 기준의 값을 정보 테이블 TA1로서 준비해 둠으로써, 오퍼레이터는 용이하게 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」을 지정할 수 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 정보 테이블 TA1에는, S, Fa의 각 조합에 대하여 K, R의 복수의 조합이 대응되어 있다. K, R의 조합을 식별하는 식별 번호를 j로 하면, 도 14는, 예를 들면 S=S1과 Fa=Fa1의 조합에 대하여 K=K1j와 R=R1j로 표시되는 복수의 조합이 대응되어 있는 것을 나타내고 있다. 도 14에 나타낸 정보 테이블 TA1은, 「단위시간당의 주축 회전수 S」와 「통상 절삭 이송 속도 Fa」의 입력에 대한 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」의 추천되는 복수의 조합을 출력하기 위한 정보 테이블이라고도 할 수 있다. 물론, K, R의 조합의 수는 유한하다.

이상으로부터, 「단위시간당의 주축 회전수 S」, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 및 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」가 정해지면, 정보 테이블 TA1로부터 「복귀량 R」을 정하는 것이 가능하게 된다. 자세한 내용은 도 15를 참조하여 후술하지만, 정보 테이블 TA1을 NC 장치(70)의 RAM(73)에 미리 저장하여 둠으로써, NC 장치(70)는 「단위시간당의 주축 회전수(S)」, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 및 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」로부터 기준의 「복귀량 R」을 결정할 수 있다. 이 경우에, 오퍼레이터는 「복귀량 R」의 지정을 생략할 수 있다.

도 6은, 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K, 즉 진동 1주기에 요하는 주축 회전수 K가 2/3인 경우에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다. 본 구체예에서는, 0<K<1인 경우, 진동의 1주기에 있어서, 공구(TO1)에는, 전반에 거리 (D+R)의 절입 이동 M1의 제어가 행해지고, 후반에 복귀량 R의 복귀 이동 M2의 제어가 행해진다. 도 7은, K=2/3인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다.

0<K<1인 경우, 헛침을 효율적으로 실현시키기 위해, K=2/3, 2/5, 2/7, …와, 분모가 3 이상의 홀수이면서 분자가 2로 되도록 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」를 제한하는 것으로 하고 있다. 주축(11)의 위상에 있어서 산(제1 변화점 C1)과 골(제2 변화점 C2)을 일치시키기 위해는, 예를 들면 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도에 산을 설정하고, 진동의 1주기에서의 최후(K)의 주축 회전 각도에 골을 설정하면 된다. K=2/3인 경우, (2/3)/2×360=120°의 주축 회전 각도에 산을 설정하고, (2/3)×360=240°의 주축 회전 각도에 골을 설정하면, 도 7에 나타낸 바와 같이 산과 골의 주축 위상이 일치한다. 산과 골이 일치하는 주축 위상은 120°, 240° 및 360°로 된다.

도 8은, K=2/5인 경우에 있어서 주축 위상에 대한 공구 위치를 모식적으로 예시하고 있다. K=2/5인 경우 (2/5)/2×360=72°의 주축 회전 각도에 산을 설정하고, (2/5)×360=144°의 주축 회전 각도에 골을 설정하면, 도 8에 나타낸 바와 같이 산과 골의 주축 위상이 일치한다. 산과 골이 일치하는 주축 위상은 72°, 144°, 216°, 288° 및 360°로 된다.

「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」는 2/7 이하라도 된다. 다만, K<2/3인 경우에는 제어에 대한 서보계의 추종성의 면에서 공구(TO1)의 이송 속도나 단위시간당의 주축(11)의 회전수를 상당히 낮게 하지 않으면 안되는 경우가 있으므로, K는 2/3가 바람직하다.

도시하지 않지만, 진동의 1주기에서의 중간(K/2)의 주축 회전 각도에 골을 설정하고, 진동의 1주기에서의 최후(K)의 주축 회전 각도에 산을 설정하는 것도 가능하다.

이상으로부터, NC 장치(70)는, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」의 분모가 3 이상의 홀수이면서 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」의 분자가 2인 경우, 진동의 1주기에 있어서 절입 이동 M1로부터 복귀 이동 M2로 변화하는 제1 변화점 C1과, 진동의 1주기에 있어서 복귀 이동 M2로부터 절입 이동 M1로 변화하는 제2 변화점 C2의 주축 회전 각도의 차를 {(K/2)×360}°로 제어한다.

NC 장치(70)가 이송축(F1)에 있어서 통상 절삭의 지령 속도로부터 이송 이동의 속도를 바꾸지 않고 공구(TO1)를 이동시키기 위해서는, 전체로서 주축 1회전당의 공구(TO1)의 이동량을 통상 절삭 시의 이동량인 통상 절삭 이송 속도 Fa와 동일하게 되도록 제어하면 된다. 전술한 바와 같이, 진동의 1주기당의 이송축(F1)에 따른 공구(TO1)의 이동량은, K×Fa로 된다. 도 6∼8에 나타낸 바와 같이, 공구(TO1)에는, 진동의 1주기에 있어서, 순서대로, 거리 (D+R)의 절입 이동 M1, 및 복귀량 R의 복귀 이동 M2의 제어가 행해진다. 따라서,

K×Fa=(D+R)-R

이 성립된다. 상기 식으로부터, 절입량 D는 이하의 식으로 표시된다.

D=K×Fa …(4)

공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도 F는 이하의 식으로 표시된다.

F=(D+R)/(K/2)

=2(D+R)/K

=2(K×Fa+R)/K …(5)

공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도 B는 이하의 식으로 표시된다.

B=R/(K/2)

=2R/K …(6)

이상으로부터, NC 장치(70)는, K<1인 경우에 이송축(F1)에 대하여 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」의 입력을 접수하면, 상기 식(4), (5), (6)에 따라서 절입량 D 및 속도 F, R을 결정할 수 있다. 절입량 D 및 속도 F, R이 정해지면, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 절입량 D 및 속도 F, R에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다.

도 9에는, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」의 입력을 접수하기 위한 진동 이송 커맨드의 예가 나타내어져 있다. 도 9에 나타낸 진동 이송 커맨드 CM1은, 포맷 「G** X**_F**_K**_R**」을 가진다. 여기서의 「F」는, 절입 이동 시의 속도가 아니고, 통상 절삭 이송 속도 Fa를 의미한다. G 뒤의 「**」은 진동 이송 커맨드의 번호를 나타내고, X 뒤의 「**」은 이송축(X)에서의 종점 P2의 위치를 나타내고, F 뒤의 「**」은 「통상 절삭 이송 속도 Fa」의 수치를 나타내고, K 뒤의 「**」은 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」의 수치를 나타내고, R 뒤의 「**」은 복귀량 R의 수치를 나타내고 있다. 그리고, 이송축(F1)이 Y축인 경우, 전술한 포맷은 X가 Y로 변한다.

도 9는, 진동 이송 커맨드 CM1에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어하는 진동 제어 처리를 모식적으로 예시하고 있다. 진동 제어 처리는 NC 장치(70)에 의해 행해진다. 먼저, NC 장치(70)는, 조작부(80) 또는 컴퓨터(100)로부터 진동 이송 커맨드 CM1의 입력을 접수하고, 해당 진동 이송 커맨드 CM1을 포함하는 가공 프로그램 PR2를 RAM(73)에 기억한다(제1 공정 ST1). 진동 이송 커맨드 CM1 중, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」는 적어도 1을 제외하는 양의 수치이며, 3 이상의 홀수를 OD로 하여 K<1인 경우에 K=2/OD로 제한된다. NC 장치(70)는, 전술한 제한이 충족되도록 진동 이송 커맨드 CM1의 입력을 접수한다. 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」에 대하여 「단위시간당의 주축 회전수 S」와 「통상 절삭 이송 속도 Fa」에 따른 기준의 값을 나타내는 정보 테이블 TA1(도 14 참조)이 준비되어 있는 경우, 오퍼레이터는, 정보 테이블 TA1에 따라서 K, R의 파라미터를 진동 이송 커맨드 CM1에 입력할 수 있다. 그리고, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」를 크게 하면 부스러기가 길어지므로, 오퍼레이터는, 부스러기를 짧게 하기 위해 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「통상 절삭 이송 속도 Fa」의 양쪽을 작게 해도 된다.

가공 프로그램 PR2의 실행 시, NC 장치(70)는, 가공 프로그램 PR2로부터 진동 이송 커맨드 CM1을 판독하면, 제2 공정 ST2의 처리를 실시한다. 진동 이송 커맨드 CM1에 Fa, K, R의 파라미터가 포함되어 있으므로, 제1 공정 ST1에 있어서, NC 장치(70)는 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」의 입력을 접수하게 된다.

진동 이송 커맨드 CM1의 판독 후, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」에 기초하여, 절입량 D, 공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도 F, 및 공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도 B를 결정한다(제2 공정 ST2). K>1인 경우, 절입량 D는 상기 식(1) 즉 F=K×Fa에 따라서 산출되고, 절입 이동 시의 속도 F는 상기 식(2) 즉 F=(K×Fa+R)/(K-1)에 따라서 산출되고, 복귀 이동 시의 속도 B는 상기 식(3)에 따라서 복귀량 R로 결정된다. K<1인 경우, 절입량 D는 상기 식(4) 즉 F=K×Fa에 따라서 산출되고, 절입 이동 시의 속도 F는 상기 식(5) 즉 F=2(K×Fa+R)/K에 따라서 산출되고, 복귀 이동 시의 속도 B는 상기 식(6) 즉 B=2R/K에 따라서 산출된다.

절입량 D 및 속도 F, R의 산출 후, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 절입량 D 및 속도 F, R에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다(제3 공정 ST3). NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 있어서 현재 위치 P1로부터 절입 이동 M1 및 복귀 이동 M2를 반복하여 종점 P2에 이르기까지의 복수의 위치 P3을 절입량 D 및 속도 F, R에 기초하여 설정하고, 순서대로, 공구(TO1)를 위치 P3에 이동시키는 위치 지령을 서보 앰프(31) 또는 서보 앰프(32)에 내린다. 도 9에는, 각 위치 P3가 흰 동그라미로 나타내어져 있다. 설정되는 위치 P3은, 변화점(제1 변화점 C1)과 제2 변화점 C2)나 종점 P2에 한정되지 않고, 절입 이동 M1이나 복귀 이동 M2의 도중의 위치가 포함되어도 된다. 전술한 위치 지령이 반복되는 것에 의해, 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치가 절입량 D 및 속도 F, R에 기초한 위치에 제어된다.

이상으로부터, 오퍼레이터는, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」만을 공작 기계(1)에 입력하는 것에 의해, 통상 절삭과 동일한 가공 시간으로 진동 절삭을 실시시킬 수 있다. 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치 제어를 위해, 오퍼레이터는, 절입 이동 시의 속도 F나 복귀 이동 시의 속도 B라는 파라미터를 공작 기계(1)에 입력할 필요가 없다. 이와 같이 진동 절삭의 조건 설정이 간략화되므로, 본 구체예는, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 할 수 있다.

또한, 도 15에 예시하는 진동 제어 처리와 같이, 복귀량 R이 없는 진동 이송 커맨드 CM2에 기초하여 NC 장치(70)가 공구의 이송 이동 시의 위치를 제어하는 것도 가능하다. 진동 이송 커맨드 CM2는, 도 9에서 나타낸 진동 이송 커맨드 CM1로부터 복귀량 R을 의미하는 「R**」이 생략되어 있다. 도 15에 나타낸 제1 공정 ST1은, 2개의 공정 ST11, ST12로 나뉘어 있다. 도 15에 나타낸 진동 제어 처리가 행해지는 전제로서, 도 14에 나타낸 정보 테이블 TA1이 RAM(73)에 저장되어 있는 것으로 한다.

먼저, NC 장치(70)는, 조작부(80) 또는 컴퓨터(100)로부터 진동 이송 커맨드 CM2의 입력을 접수하고, 해당 진동 이송 커맨드 CM2를 포함하는 가공 프로그램 PR2를 RAM(73)에 기억한다(공정 ST11). 가공 프로그램 PR2에 있어서, 진동 이송 커맨드 CM2 앞에는, 「단위시간당의 주축 회전수 S」를 지정하는 커맨드가 있는 것으로 한다.

가공 프로그램 PR2의 실행 시, NC 장치(70)는, 가공 프로그램 PR2로부터 진동 이송 커맨드 CM2를 판독하면, 공정 ST12의 처리를 실시한다. 진동 이송 커맨드 CM2에 Fa, K의 파라미터가 포함되어 있으므로, 공정 ST11에 있어서, NC 장치(70)는 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 및 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」의 입력을 접수하게 된다.

진동 이송 커맨드 CM2의 판독 후, NC 장치(70)는, 「단위시간당의 주축 회전수 S」, 및 이송축(F1)에 대하여 「통상 절삭 이송 속도 Fa」 및 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」에 대응되어 있는 「복귀량 R」을 정보 테이블 TA1로부터 취득한다(공정 ST12). 이와 같이 하여, S, Fa, K의 파라미터로부터 「복귀량 R」을 자동적으로 결정할 수 있다.

「복귀량 R」이 취득되면, 전술한 바와 같이, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 Fa, K, R의 파라미터에 기초하여, 절입량 D, 공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도 F, 및 공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도 B를 결정한다(제2 공정 ST2). 또한, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여 절입량 D 및 속도 F, R에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어한다(제3 공정 ST3).

이상으로부터, 오퍼레이터는, 「복귀량 R」을 공작 기계(1)에 입력하지 않아도, 통상 절삭과 동일한 가공 시간에 진동 절삭을 실시시킬 수 있다. 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」가 커지면, 부스러기가 길어진다. 그래서, 오퍼레이터가 「단위시간당의 주축 회전수 S」와 「통상 절삭 이송 속도 Fa」를 고정하여 부스러기의 길이를 실제 가공에서 확인하면서 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」를 결정하는 것에 의해, 적절한 「복귀량 R」이 자동적으로 결정된다. 따라서, 도 15에 나타낸 예는, 진동 절삭의 설정을 더욱 용이하게 하게 할 수 있다.

그리고, 전술한 구체예의 NC 장치(70)는 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」에 기초하여 절입량 D 및 속도 F, R 전부를 계산하였으나, D, F, R의 파라미터의 일부에 대해서는 입력을 접수해도 된다. 예를 들면, NC 장치(70)는, 속도 F, R을 계산하는 한편 절입량 D의 입력을 접수해도 되고, 절입 이동 시의 속도 F를 계산하는 한편 복귀 이동 시의 속도 B와 절입량 D의 입력을 접수해도 되고, 복귀 이동 시의 속도 B를 계산하는 한편 절입 이동 시의 속도 F와 절입량 D의 입력을 접수해도 된다.

(3) 기계 학습으로의 적용예:

또한, 도 10∼13에 예시한 바와 같이, 기계 학습을 이용하는 것에 의해 진동 절삭의 설정을 더욱 용이하게 하게 하는 것이 가능한 공작 기계(1)를 구성하는 것도 가능하다.

도 10은, 기계 학습부(U4)를 컴퓨터(100)에 구비하는 공작 기계(1)의 예를 모식적으로 나타내고 있다. 도 10에 있어서, 도 1, 2와 일부 중복되는 요소에 대해서는 기재 및 설명을 생략하고 있다. 도 10의 하부에는, 데이터베이스 DB의 구조예가 나타내어져 있다.

도 10에 나타낸 컴퓨터(100)의 기억 장치(104)는, 기계 학습부(U4)에 대응하는 기계 학습 프로그램 PR3을 기억하고 있다. 기계 학습 프로그램 PR3은 CPU(101)에 의해 RAM(103)에 판독되는 것에 의해 실행된다. 컴퓨터(100)의 RAM(103)에는, 데이터베이스 DB, 및 해당 데이터베이스 DB에 기초하여 생성되는 학습완료 모델 LM이 저장되어 있다. 학습완료 모델 LM은, 절입 이동 M1로부터 복귀 이동 M2로의 제1 변화점 C1에서의 공구(TO1)의 위치와 복귀 이동 M2로부터 절입 이동 M1로의 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩을 발생시키는 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정하도록 컴퓨터(100)를 기능하게 하기 위한 프로그램이다.

생성된 학습완료 모델 LM은, 컴퓨터(100)로부터 NC 장치(70)에 송신되어 NC 장치(70)의 RAM(73)에 저장되어도 된다. 이로써, NC 장치(70)는, 학습완료 모델 LM에 따라서 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」와 「복귀량 R」을 결정할 수 있다.

데이터베이스 DB에는, 단위시간당의 주축 회전수 S, 통상 절삭 이송 속도 Fa, 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K, 복귀량 R, 및 제1 변화점 C1에서의 공구(TO1)의 위치와 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과 E가 저장되어 있다. 단위시간당의 주축 회전수 S는 주축(11)의 단위시간당의 회전수를 의미한다. 판단 결과 E는, 도 2에 나타낸 가공 프로그램 PR2에 대응하는 테스트 프로그램 PR4에 따라서 이송축(F1)을 따라 절입 이동 M1과 복귀 이동 M2를 포함하는 진동을 수반하도록 공구(TO1)를 이동시켰을 때 실측한 공구(TO1)의 위치에 기초하고 있다. 판단 결과 E는, 실측된 진동에 있어서 주축(11)의 위상을 기준으로 하여 산과 골에 중첩이 있는지의 여부를 판단한 결과이며, 「중첩있음」 또는 「중첩없음」을 나타내는 정보이다. 데이터베이스 DB에는, 레코드를 식별하는 식별 정보인 식별 번호 i에, 단위시간당의 주축 회전수 Si, 통상 절삭 이송 속도 Fai, 1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 Ki, 복귀량 Ri, 및 판단 결과 Ei가 연관지어져 있는 상태로 저장되어 있다.

도 11은, 학습완료 모델 LM을 생성하는 학습 처리의 예를 나타내고 있다. 이 처리는, 기계 학습 프로그램 PR3을 실행하는 컴퓨터(100)에 의해 행해진다.

학습 처리가 개시되면, 컴퓨터(100)는 공구(TO1)의 진동 이송의 파라미터를 설정한다(스텝 S102). 진동 이송의 파라미터에는, 「단위시간당의 주축 회전수 S」, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」이 포함된다. 컴퓨터(100)는 S, Fa, K, R의 파라미터의 입력을 오퍼레이터로부터 접수하는 것에 의해 진동 이송의 파라미터를 설정해도 된다. 또한, 컴퓨터(100)는 스텝 S102∼S108의 처리가 반복되는 것을 전제로 하여, 소정의 규칙에 따라서 순차적으로, S, Fa, K, R의 파라미터를 설정해도 된다.

진동 이송의 파라미터의 설정 후, 컴퓨터(100)는, 「단위시간당의 주축 회전수 S」를 지시하는 커맨드, 및 Fa, K, R의 파라미터를 지시하는 진동 이송 커맨드 CM1을 포함하는 테스트 프로그램 PR4를 NC 장치(70)에 로드시킨다(스텝 S104).

테스트 프로그램 PR4의 로드 후, 컴퓨터(100)는 NC 장치(70)에 테스트 프로그램 PR4을 실행시키고, 이송축(F1)에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 실측 결과를 NC 장치(70)로부터 취득한다(스텝 S106). 컴퓨터(100)로부터 테스트 프로그램 PR4의 실행 지시를 수취한 NC 장치(70)는, 테스트 프로그램 PR4에 따라서 이송축(F1)을 따라 공구(TO1)의 이동을 제어하고, 이송축(F1)에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구(TO1)의 위치의 실측 결과를 컴퓨터(100)에 출력한다.

다음으로, 컴퓨터(100)는, 주축 회전 각도에 대한 공구(TO1)의 위치의 실측 결과에 기초하여 제1 변화점 C1에서의 공구(TO1)의 위치와 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩이 있는지의 여부를 판단하고, 「중첩있음」 또는 「중첩없음」을 나타내는 판단 결과 E를 취득한다(스텝 S108). 컴퓨터(100)는, 공구 위치의 실측 결과에 있어서, 주축(11)의 위상을 기준으로 하여 산과 골에 중첩이 있는 경우에 「중첩있음」를 나타내는 정보를 판단 결과 E로 설정하고, 주축(11)의 위상을 기준으로 하여 산과 골에 중첩이 없는 경우에 「중첩없음」을 나타내는 정보를 판단 결과 E로 설정한다. 또한, 컴퓨터(100)는, 주축 위상에 대한 공구 위치의 실측 결과를 예를 들면 표시 장치(106)에 표시하고, 오퍼레이터로부터 판단 결과 E의 입력을 접수하는 것에 의해 판단 결과 E를 취득해도 된다.

그 후, 컴퓨터(100)는, S102에서 설정된 S, Fa, K, R의 파라미터, 및 S108에서 취득된 판단 결과 E를 데이터베이스 DB에 저장한다(스텝 S110). 데이터베이스 DB의 레코드는 많은 쪽이 양호하므로, S102∼S108의 처리는 반복하여 행해진다.

데이터베이스 DB에 정보가 축적된 후, 컴퓨터(100)는, 데이터베이스 DB에 저장되어 있는 정보에 기초한 교사있음 기계 학습에 의해, 학습완료 모델 LM을 RAM(103)에 생성한다(스텝 S112). 학습완료 모델 LM에는, 뉴럴 네트워크, 베이지안 네트워크, 이들 중 적어도 한쪽을 주요부로 하여 환산식을 조합한 학습완료 모델 등을 사용할 수 있다. 학습완료 모델 LM에 뉴럴 네트워크가 포함되는 경우에는 심층 학습의 방법에 의해 학습을 진행시키도록 해도 된다. 그리고, 뉴럴 네트워크, 베이지안 네트워크, 심층 학습 등의 상세한 것에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다. 얻어지는 학습완료 모델 LM은, 제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩을 발생시키는 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정하도록 컴퓨터(100)를 기능하게 한다.

학습완료 모델 LM의 생성 후, 컴퓨터(100)는 학습완료 모델 LM을 기억하고(스텝 S114), 학습 처리를 종료시킨다. 기계 본체(2)가 학습완료 모델 LM을 사용하는 경우, 컴퓨터(100)는 학습완료 모델 LM을 NC 장치(70)에 송신하면 된다. 학습완료 모델 LM을 수신한 NC 장치(70)는 학습완료 모델 LM을 RAM(73)에 저장하는 것에 의해, 이송축(F1)에 대하여 「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」에 기초하여 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정하고, 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어할 수 있다.

도 12는, 이송축(F1)에 대하여 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어하는 진동 제어 처리의 예를 나타내고 있다. 이 처리는, 예를 들면 제어부(U3)로서의 NC 장치(70)에 의해 행해진다.

먼저, NC 장치(70)는, 공구(TO1)의 이송축(F1)에 따른 진동 이송 시에서의 「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」를 취득한다(스텝 S202). NC 장치(70)는, 가공 프로그램 PR2로부터 진동 이송 시에서의 S, Fa의 파라미터를 취득해도 된다. 또한, NC 장치(70)는, 진동 이송 시에서의 S, Fa의 파라미터의 입력을 오퍼레이터로부터 접수하는 것에 의해 S, Fa의 파라미터를 취득해도 된다.

다음으로, NC 장치(70)는, 취득된 「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」를 학습완료 모델 LM에 입력하는 것에 의해, 학습완료 모델 LM에 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 출력시킨다(스텝 S204). 학습완료 모델 LM이 RAM(73)에 저장되어 있는 경우, NC 장치(70)는 스스로 학습완료 모델 LM을 실행하는 것에 의해 K, R의 파라미터를 결정할 수 있다. 학습완료 모델 LM이 컴퓨터(100)의 RAM(103)에 저장되어 있는 경우, NC 장치(70)는, 컴퓨터(100)에 S, Fa의 파라미터를 출력하여 K, R의 파라미터의 출력을 요구하는 것에 의해 컴퓨터(100)로부터 K, R의 파라미터를 취득할 수 있다. 이 경우에, K, R의 파라미터의 출력 요구를 수취한 컴퓨터(100)는, K, R의 파라미터를 학습완료 모델 LM에 입력하는 것에 의해 학습완료 모델 LM에 K, R의 파라미터를 출력시켜 이들 K, R의 파라미터를 NC 장치(70)에 출력하면 된다.

이상에 의해, NC 장치(70)는, 「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」를 입력으로 하여 학습완료 모델 LM을 실행시키는 것에 의해 결정된 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 취득한다.

K, R의 파라미터의 취득 후, NC 장치(70)는, 이송축(F1)에 대하여, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」에 기초하여, 절입량 D, 공구(TO1)의 절입 이동 시의 속도 F, 및 공구(TO1)의 복귀 이동 시의 속도 B를 결정한다(스텝 S206). 절입량 D 및 속도 F, B는, 전술한 식(1)∼(6)에 따라서 결정할 수 있다.

절입량 D 및 속도 F, B의 결정 후, NC 장치(70)는 이송축(F1)에 대하여, 절입량 D 및 속도 F, B에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어하고(스텝 S208), 진동 제어 처리를 종료시킨다.

그리고, 컴퓨터(100)가 NC 장치(70)와 협동하여 진동 제어 처리를 행해도 된다.

「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」가 변경되면, 부스러기를 효율적으로 분단시키는 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」이 변동한다. 이들 S, Fa, K, R의 파라미터와 「제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과 E」에 기초한 기계 학습에 의해 생성된 학습완료 모델 LM을 사용하는 것에 의해, 「단위시간당의 주축 회전수 S」 및 「통상 절삭 이송 속도 Fa」에 기초하여 제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩을 발생시키는 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정할 수 있다. 이로써, 「통상 절삭 이송 속도 Fa」, 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」, 및 「복귀량 R」에 기초하여 공구(TO1)의 이송 이동 시의 위치를 제어할 수 있다. 따라서, 도 10∼12에 나타낸 예는, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 학습완료 모델 LM을 생성할 수 있고, 이 학습완료 모델 LM을 사용하는 것에 의해 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 할 수 있다.

또한, 도 13에 예시한 바와 같이, 기계 본체(2)가 기계 학습 프로그램 PR3을 실행하는 것에 의해 학습완료 모델 LM을 생성해도 된다. 도 13은, 기계 학습부(U4)를 구비하는 기계 본체(2)의 예를 모식적으로 나타내고 있다. 도 13에 있어서, 도 2와 일부 중복되는 요소에 대해서는 기재 및 설명을 생략하고 있다. 도 13의 하부에는, 데이터베이스 DB의 구조예가 나타내어져 있다. 도 13에 나타낸 데이터베이스 DB는, 도 10에 나타낸 데이터베이스 DB와 동일하므로, 설명을 생략한다.

도 13에 나타낸 NC 장치(70)의 ROM(72)에는, 제어부(U3)에 대응하는 제어 프로그램 PR1, 및 기계 학습부(U4)에 대응하는 기계 학습 프로그램 PR3이 기입되어 있다. NC 장치(70)의 RAM(73)에는, 가공 프로그램 PR2, 테스트 프로그램 PR4, 데이터베이스 DB, 및 학습완료 모델 LM이 저장되어 있다. 학습완료 모델 LM은, 제1 변화점 C1 및 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩을 발생시키는 「1회의 헛침에 요하는 주축 회전수 K」 및 「복귀량 R」을 결정하도록 컴퓨터(100)를 기능하게 한다.

NC 장치(70)는, 도 11에 나타낸 스텝 S102, S106∼S114에 따라서 학습 처리를 행할 수 있다.

학습 처리가 개시되면, NC 장치(70)는 S, Fa, K, R의 파라미터를 테스트 프로그램 PR4에 설정한다(스텝 S102). 다음으로, NC 장치(70)는 테스트 프로그램 PR4를 실행하고, 이송축(F1)에 있어서 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 실측 결과를 NC 장치(70)로부터 취득한다(스텝 S106). 또한, NC 장치(70)는, 주축 회전 각도에 대한 공구 위치의 실측 결과에 기초하여 제1 변화점 C1에서의 공구(TO1)의 위치와 제2 변화점 C2에서의 공구(TO1)의 위치에 중첩이 있는지의 여부를 판단하고, 「중첩있음」 또는 「중첩없음」을 나타내는 판단 결과 E를 취득한다(스텝 S108). 그 후, NC 장치(70)는, S102에서 설정된 S, Fa, K, R의 파라미터, 및 S108에 의해 취득된 판단 결과 E를 데이터베이스 DB에 저장한다(스텝 S110). S102∼S108의 처리는 반복하여 행해진다. 데이터베이스 DB에 정보가 축적된 후, NC 장치(70)는, 데이터베이스 DB에 저장되어 있는 정보에 기초한 교사있음 기계 학습에 의해, 학습완료 모델 LM을 RAM(103)에 생성한다(스텝 S112). 학습완료 모델 LM의 생성 후, NC 장치(70)는, 필요에 따라 학습완료 모델 LM을 기억하고(스텝 S114), 학습 처리를 종료시킨다. 학습완료 모델 LM의 기억 장소는, ROM(72), 기계 본체(2) 내의 기억 장치(도시하지 않음), 컴퓨터(100)의 기억 장치(104) 등의 어느 것이라도 된다. 그리고, 도 12에 나타낸 진동 제어 처리를 NC 장치(70)가 행하는 경우, 학습완료 모델 LM이 RAM(73)에 저장되어 있는 상태에서 진동 제어 처리가 행해진다.

도 13에 나타낸 예는, 비용 상승을 억제하면서 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 학습완료 모델 LM을 생성할 수 있고, 이 학습완료 모델 LM을 사용하는 것에 의해 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 할 수 있다.

전술한 기계 학습부(U4)는 NC 장치(70)와 컴퓨터(100)의 협동에 의해 실현되어도 되고, 전술한 제어부(U3)도 NC 장치(70)와 컴퓨터(100)의 협동에 의해 실현되어도 된다.

(4) 변형예:

본 발명은, 각종 변형예를 고려할 수 있다.

예를 들면, 구동 대상이 이동하는 이송축은, X축이나 Y축에 한정되지 않고, Z축 등이라도 된다.

이송축(F1)을 따라 이동하는 구동 대상은 공구(TO1)에 한정되지 않고, 공작물(W1)을 파지하는 주축(11)이라도 되고, 공구(TO1)와 주축(11)의 양쪽이라도 된다. 구동 대상이 주축(11)인 경우, NC 장치(70)는, 공작물(W1)의 절삭 시에 이송축(F1)을 따라 진동을 수반하도록 주축(11)의 이송 이동을 제어하면 된다. 구동 대상이 공구(TO1)와 주축(11)의 양쪽인 경우, NC 장치(70)는, 공작물(W1)의 절삭 시에 이송축(F1)을 따라 진동을 수반하도록 공구(TO1)와 주축(11)의 양쪽의 이송 이동을 제어하면 된다.

전술한 처리는 순서를 교체하는 등, 적절히 변경 가능하다.

(5) 결론:

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다양한 태양에 의해, 진동 절삭의 설정을 용이하게 하게 하는 것이 가능한 공작 기계 등의 기술을 제공할 수 있다. 물론, 독립 청구항에 관련된 구성 요건만으로 이루어지는 기술에서도, 전술한 기본적인 작용, 효과가 얻어진다.

또한, 전술한 예 중에서 개시한 각 구성을 서로 치환하거나 조합을 변경하거나 한 구성, 공지 기술 및 전술한 예 중에서 개시한 각 구성을 서로 치환하거나 조합을 변경하거나 한 구성 등도 실시 가능하다. 본 발명은 이들 구성 등도 포함된다.

1…공작 기계, 2…기계 본체, 10…주축대, 11…주축,
12…파지부, 13A, 13B…모터, 14…주축대 구동부,
20…공구대, 31, 32…서보 앰프,
33, 34…서보 모터, 35, 36…인코더,
70…NC 장치, 100…컴퓨터,
201…통상 절삭 시의 공구 위치, 202…진동 절삭 시의 공구 위치,
AX1…주축 중심선, C1…제1 변화점, C2…제2 변화점,
CM1…진동 이송 커맨드, DB… 데이터베이스, F1…이송축,
LM…학습완료 모델, M1…절입 이동, M2…복귀 이동,
P1…현재 위치, P2…종점, P3…위치, PR1…제어 프로그램,
PR2…가공 프로그램, PR3…기계 학습 프로그램,
PR4…테스트 프로그램, TO1…공구,
U1…회전 구동부, U2…이송 구동부, U3…제어부,
U4…기계 학습부, W1…공작물.

Claims (6)

1. 공작물을 파지하는 주축을 회전시키는 회전 구동부;
   상기 공작물을 절삭하는 공구와 상기 주축의 적어도 한쪽의 구동 대상을 이송축을 따라 이동시키는 이송 구동부; 및
   상기 공작물의 절삭 시에 상기 이송축을 따라 상기 공구가 상기 공작물에 절입(cutting)하는 방향의 절입 이동과 상기 절입 이동과는 반대 방향의 복귀 이동을 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어하는 제어부;
   를 구비하고,
   상기 제어부는,
   상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기(周期)에 요하는 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동의 거리인 복귀량(R)을 취득하고,
   상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 복귀량(R)에 기초하여, 상기 진동의 1주기당으로 상기 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 상기 구동 대상의 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 구동 대상의 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정하고,
   결정한 상기 파라미터를 적어도 사용하여 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어하는,
   공작 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 주축의 회전수(K), 및 상기 복귀량(R)에 기초하여, 상기 절입량(D), 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 복귀 이동 시의 속도(B)를 결정하고,
   상기 절입량(D), 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 복귀 이동 시의 속도(B)에 기초하여, 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어하는, 공작 기계.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 주축의 회전수(K)가 1회전보다 큰 경우, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 절입 이동으로부터 상기 복귀 이동으로 변화하는 제1 변화점과, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 복귀 이동으로부터 상기 절입 이동으로 변화하는 제2 변화점의 상기 주축의 회전 각도의 차를 360°로 제어하는, 공작 기계.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 주축의 회전수(K)의 분모가 3 이상의 홀수이면서 상기 주축의 회전수(K)의 분자가 2인 경우, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 절입 이동으로부터 상기 복귀 이동으로 변화하는 제1 변화점과, 상기 진동의 1주기에 있어서 상기 복귀 이동으로부터 상기 절입 이동으로 변화하는 제2 변화점의 상기 주축의 회전 각도의 차를 {(K/2)×360}°로 제어하는, 공작 기계.
5. 공작물을 파지하는 주축을 회전시키는 회전 구동부;
   상기 공작물을 절삭하는 공구와 상기 주축의 적어도 한쪽의 구동 대상을 이송축을 따라 이동시키는 이송 구동부;
   상기 공작물의 절삭 시에 상기 이송축을 따라 상기 공구가 상기 공작물에 절입하는 방향의 절입 이동과 상기 절입 이동과는 반대 방향의 복귀 이동을 포함하는 진동을 수반하도록 상기 구동 대상의 이송 이동을 제어하는 제어부; 및
   상기 주축의 단위시간당의 회전수(S), 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 진동의 1주기에 요하는 상기 주축의 회전수(K), 상기 진동의 1주기에서의 상기 복귀 이동의 거리인 복귀량(R), 및 상기 절입 이동으로부터 상기 복귀 이동으로의 제1 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치와 상기 복귀 이동으로부터 상기 절입 이동으로의 제2 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩이 있는지의 여부의 판단 결과(E)에 기초한 기계 학습에 의해, 상기 주축의 단위시간당의 회전수(S) 및 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)에 기초하여, 상기 제1 변화점 및 상기 제2 변화점에서의 상기 구동 대상의 위치에 중첩을 발생시키는 상기 주축의 회전수(K) 및 상기 복귀량(R)을 결정하도록 컴퓨터를 기능하게 하는 학습완료 모델을 생성하는 기계 학습부;
   를 구비하는 공작 기계.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 주축의 단위시간당의 회전수(S) 및 상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa)를 입력으로 하여 상기 학습완료 모델을 실행시키는 것에 의해 결정된 상기 주축의 회전수(K) 및 상기 복귀량(R)을 취득하고,
   상기 구동 대상의 비진동 시의 이송 속도(Fa), 상기 취득한 주축의 회전수(K), 및 상기 취득한 복귀량(R)에 기초하여, 상기 진동의 1주기당으로 상기 구동 대상의 위치가 변화되는 거리인 절입량(D), 상기 구동 대상의 상기 절입 이동 시의 속도(F), 및 상기 구동 대상의 상기 복귀 이동 시의 속도(B) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정하고,
   결정한 상기 파라미터를 적어도 사용하여 상기 구동 대상의 상기 이송 이동 시의 위치를 제어하는, 공작 기계.