TW202316212A - 工具機及工具移動路徑決定方法 - Google Patents

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篠宮克宏
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Abstract

本發明之目的在於提供一種可提高偏心形狀之加工自由度之技術。 工具機(1)之控制部(70)進行以下控制：取得以主軸中心線AX0為中心之工件W1之基準相位(θ=0°)中之偏心形狀之第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA之座標、及逆相位(θ=180°)中之偏心形狀之第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之座標，以將通過第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之間之中心始點SpO、及第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之間之中心終點EpO之偏心軸AX3作為中心形成偏心形狀(W1p)之方式，至少基於第一加工開始點SpA之座標、第二加工開始點SpB之座標、第一加工終點EpA之座標、及第二加工終點EpB之座標，決定工具TO1配合工件W1之旋轉之移動路徑，使工具TO1配合工件W1之旋轉而移動。

Description

工具機及工具移動路徑決定方法
本發明係關於一種可於工件形成偏心形狀之工具機及工具移動路徑決定方法。
作為工具機，已知有具備主軸與刀具台之NC(Numerical Control：數值控制)車床。NC車床以安裝於刀具台之工具加工固持於主軸之旋轉狀態之工件。於以車刀作為工具自外側加工旋轉狀態之工件之情形時，若於與主軸中心線正交之X-Y平面中主軸中心線與車刀之刀尖之相對位置關係不變，則只於工件形成以主軸中心線為中心之圓柱形狀。因此，進行藉由配合工件之旋轉使車刀之刀尖於X-Y平面中旋轉移動而於工件形成偏心形狀。
專利文獻1所揭示之NC車床受理偏心之距離(設為D)及偏心形狀之半徑(設為R)之輸入，設定以偏心之距離D為半徑之假想圓，並設定將假想圓之中心自工件之軸心於工件之半徑方向僅偏移半徑R之偏移假想圓，而使車刀之刀尖與由主軸引起之工件之旋轉建立關聯地沿偏移假想圓之圓周移動。藉此，於工件形成偏心形狀。於偏心形狀為凸狀之情形時，於工件形成以平行於主軸中心線之偏心軸為中心之圓柱形狀。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/086238號
[發明所欲解決之問題]
於上述之NC車床中，於工件只形成以平行於主軸中心線之中心線為中心之徑不變之偏心形狀。若可提高偏心形狀之加工之自由度，則NC車床之便利性提高。 另，如上述般之問題不限於車床，還存在於加工中心機等各種工具機中。
本發明係揭示一種可提高偏心形狀之加工之自由度之技術者。 [解決問題之技術手段]
本發明之工具機具有以下態様：具備： 主軸，其以主軸中心線為中心與工件一起旋轉； 刀具台，其安裝有加工上述工件之工具； 驅動部，其使上述主軸與上述刀具台之相對位置關係變化；及 控制部，其以於上述工件形成以偏離上述主軸中心線之偏心軸為中心之偏心形狀之方式，控制藉由上述驅動部所形成之上述相對位置關係；且 上述控制部進行以下控制： 取得以上述主軸中心線為中心之上述工件之基準相位中之上述偏心形狀之第一加工開始點之座標、與上述基準相位相差180°之逆相位中之上述偏心形狀之第二加工開始點之座標、上述基準相位中之上述偏心形狀之第一加工終點之座標、及上述逆相位中之上述偏心形狀之第二加工終點之座標； 以將通過上述第一加工開始點與上述第二加工開始點之間之中心始點、及上述第一加工終點與上述第二加工終點之間之中心終點之上述偏心軸作為中心形成上述偏心形狀之方式，至少基於上述第一加工開始點之座標、上述第二加工開始點之座標、上述第一加工終點之座標、及上述第二加工終點之座標，決定上述工具之配合上述工件之旋轉之移動路徑；且 根據上述移動路徑使上述工具配合上述工件之旋轉而移動。
又，本發明之工具移動路徑決定方法具有以下態様：其為用於工具機之工具移動路徑決定方法，上述工具機具備以主軸中心線為中心與工件一起旋轉之主軸、及安裝有加工上述工件之工具之刀具台，且以於上述工件形成以偏離上述主軸中心線之偏心軸為中心之偏心形狀之方式，使上述主軸與上述刀具台之相對位置關係變化；且上述工具移動路徑決定方法包含： 第一步驟，其取得以上述主軸中心線為中心之上述工件之基準相位中之上述偏心形狀之第一加工開始點之座標、與上述基準相位相差180°之逆相位中之上述偏心形狀之第二加工開始點之座標、上述基準相位中之上述偏心形狀之第一加工終點之座標、及上述逆相位中之上述偏心形狀之第二加工終點之座標；及 第二步驟，其以將通過上述第一加工開始點與上述第二加工開始點之間之中心始點、及上述第一加工終點與上述第二加工終點之間之中心終點之上述偏心軸作為中心形成上述偏心形狀之方式，至少基於上述第一加工開始點之座標、上述第二加工開始點之座標、上述第一加工終點之座標、及上述第二加工終點之座標，決定配合上述工件之旋轉之上述工具之移動路徑。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種提高偏心形狀之加工之自由度之技術。
以下，說明本發明之實施形態。當然，以下實施形態係僅例示本發明者，而實施形態所示之所有特徵未必為發明之解決方法所必須。
(1)本發明包含之技術之概要： 首先，參考圖1～8所示之例說明本發明包含之技術之概要。另，本申請案之圖係模式性顯示例之圖，該等圖所示之各方向之放大率有時不同，且各圖有時不一致。當然，本技術之各要件不限定於符號所示之具體例。
[態様1] 如圖1、2所例示，本技術之一態様之工具機(例如車床1)具備主軸11、刀具台30、驅動部DR、及控制部(例如NC裝置70)。上述主軸11以主軸中心線AX0為中心與工件W1一起旋轉。於上述刀具台30，安裝有加工上述工件W1之工具TO1。上述驅動部DR使上述主軸11與上述刀具台30之相對位置關係變化。上述控制部(70)如圖3～7所例示，以於上述工件W1形成以偏離上述主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之偏心形狀(例如突起W1p)之方式，控制藉由上述驅動部DR所形成之上述相對位置關係。該控制部(70)取得以上述主軸中心線AX0為中心之上述工件W1之基準相位(例如θ=0°)中之上述偏心形狀(W1p)之第一加工開始點SpA之座標、與上述基準相位(θ=0°)相差180°之逆相位(例如θ=180°)中之上述偏心形狀(W1p)之第二加工開始點SpB之座標、上述基準相位(θ=0°)中之上述偏心形狀(W1p)之第一加工終點EpA之座標、及上述逆相位(θ=180°)中之上述偏心形狀(W1p)之第二加工終點EpB之座標。該控制部(70)以將通過上述第一加工開始點SpA與上述第二加工開始點SpB之間之中心始點SpO、及上述第一加工終點EpA與上述第二加工終點EpB之間之中心終點EpO之上述偏心軸AX3作為中心形成上述偏心形狀(W1p)之方式，至少基於上述第一加工開始點SpA之座標、上述第二加工開始點SpB之座標、上述第一加工終點EpA之座標、及上述第二加工終點EpB之座標，決定配合上述工件W1之旋轉之上述工具TO1之移動路徑(例如圖所示之假想圓C1)。再者，該控制部(70)進行根據上述移動路徑(C1)使上述工具TO1配合上述工件W1之旋轉而移動之控制。
例如，於與主軸中心線AX0正交之X-Y平面中，於第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之距離和第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之距離不同之情形時，於工件W1形成錐形狀之偏心形狀(W1p)。於X-Y平面中，於以中心始點SpO之X、Y座標與中心終點EpO之X、Y座標不同之方式取得4個點(第一加工開始點SpA、第二加工開始點SpB、第一加工終點EpA、及第二加工終點EpB)之座標之情形時，於工件W1形成以不平行於主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之偏心形狀(W1p)。如此，形成於工件W1之偏心形狀(W1p)不限定於以平行於主軸中心線AX0之中心線為中心之徑不變之形狀。因此，上述態様1可提供能提高偏心形狀之加工之自由度之工具機。
此處，驅動部可藉由使刀具台移動而使主軸與刀具台之相對位置關係變化，亦可藉由使主軸移動而使主軸與刀具台之相對位置關係變化，又可藉由使刀具台與主軸兩者移動而使主軸與刀具台之相對位置關係變化。 偏心形狀可為凸狀，亦可為孔。 控制部除4個點之座標以外，還可取得1個以上之參數。於取得之參數中，考慮沿主軸中心線之Z軸方向上之工件之進給間距、作為決定工具之移動路徑之單位之主軸旋轉角度、旋轉狀態之工件之周部中之速度即周速等。控制部亦可於4個點之座標添加1個以上之參數而決定工具之移動路徑。 本申請案中之「第一」、「第二」、……為用以識別具有類似點之複數個構成要件所包含之各構成要件之用語，不意指順序。 上述之附言亦應用於以下態様。
[態様2] 如圖3～8所例示，上述控制部(70)可基於上述第一加工開始點SpA之座標與上述第二加工開始點SpB之座標，求出與上述主軸中心線AX0正交之方向上之上述偏心形狀(W1p)之徑(SpD)。該控制部(70)亦可基於上述第一加工終點EpA之座標與上述第二加工終點EpB之座標，求出與上述主軸中心線AX0正交之方向上之上述偏心形狀(W1p)之徑(EpD)。該控制部(70)亦可於上述偏心軸AX3上根據上述徑(SpD)及上述徑(EpD)進行位於上述中心始點SpO與上述中心終點EpO之間之加工中途中心點WpO之徑(WpD)之插補。再者，該控制部(70)亦可基於上述徑(WpD)，將上述工具TO1之移動路徑決定為沿以偏離上述主軸中心線AX0之圓弧中心WpC為中心之假想圓弧(C1)之圓周之路徑。
於加工開始部之偏心形狀(W1p)之徑(SpD)與加工結束部之偏心形狀(W1p)之徑(EpD)不同之情形時，於工件W1形成錐形狀之偏心形狀(W1p)。因此，上述態様2可提供提高偏心形狀之加工之自由度之較佳之例。 此處，於假想圓弧之概念中，包含於主軸旋轉角度為360°時想定之假想性之圓。因此，於假想圓弧之圓周之概念中，包含假想性之圓周。 上述之附言亦應用於以下態様。
[態様3] 如圖3～8所例示，上述控制部(70)可基於上述第一加工開始點SpA之座標與上述第二加工開始點SpB之座標，求出上述中心始點SpO相對於上述主軸中心線AX0之偏心量(SpE)。該控制部(70)亦可基於上述第一加工終點EpA之座標與上述第二加工終點EpB之座標，求出上述中心終點EpO相對於上述主軸中心線AX0之偏心量(EpE)。該控制部(70)亦可將於上述偏心軸AX3中上述中心始點SpO與上述中心終點EpO之間之點作為加工中途中心點WpO，根據上述偏心量(SpE)及上述偏心量(EpE)進行上述加工中途中心點WpO相對於上述主軸中心線AX0之偏心量(WpE)之插補。再者，該控制部(70)亦可將上述工具TO1之移動路徑決定為沿大小與上述偏心量(WpE)相應之假想圓弧(C1)之圓周之路徑。
於中心始點SpO之偏心量(SpE)與中心終點EpO之偏心量(EpE)不同之情形時，於工件W1形成以不平行於主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之偏心形狀(W1p)。因此，上述態様3可提供提高偏心形狀之加工之自由度之較佳之例。
[態様4] 上述控制部(70)可包含沿上述主軸中心線AX0之Z軸之座標即Z座標在內，取得上述第一加工開始點SpA之座標、上述第二加工開始點SpB之座標、上述第一加工終點EpA之座標、及上述第二加工終點EpB之座標。該控制部(70)如圖7所例示，亦可以如下方式控制藉由上述驅動部DR所形成之上述相對位置關係，即，於上述工件W1以上述主軸中心線AX0為中心每旋轉1圈時，於連結上述第一加工開始點SpA與上述第一加工終點EpA之第一外形線上(例如第一線段SpA-EpA上)，上述相對位置關係之Z座標每次變化以分割數N除上述第一加工開始點SpA與上述第一加工終點EpA之Z座標之差(例如移動量ZdA)而得之值，且於連結上述第二加工開始點SpB與上述第二加工終點EpB之第二外形線上(例如第二線段SpB-EpB上)，上述相對位置關係之Z座標每次變化以分割數N除上述第二加工開始點SpB與上述第二加工終點EpB之Z座標之差(例如移動量ZdB)而得之值。 例如，上述控制部(70)如圖7所例示，亦可以如下方式控制藉由上述驅動部DR所形成之上述相對位置關係，即，於上述工件W1以上述主軸中心線AX0為中心每旋轉1圈時，於連結上述第一加工開始點SpA與上述第一加工終點EpA之第一線段SpA-EpA上，上述相對位置關係每次變化以分割數N除上述第一線段SpA-EpA之長度而得之長度，且於連結上述第二加工開始點SpB與上述第二加工終點EpB之第二線段SpB-EpB上，上述相對位置關係每次變化以分割數N除上述第二線段SpB-EpB之長度而得之長度。
根據以上，即便第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA之Z座標之差、和第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之Z座標之差不同，亦於工件W1形成偏心形狀(W1p)。因此，上述態様4可提供提高偏心形狀之加工之自由度之較佳之例。 此處，第一外形線與第二外形線不限定於直線，亦可為曲線。該附言亦應用於以下態様。
[態様5] 設為互相正交之X軸及Y軸與沿上述主軸中心線AX0之Z軸正交，上述驅動部DR如圖1、2所例示，可具備使上述刀具台30沿X軸及Y軸移動之刀具台驅動部31、與使上述主軸11沿Z軸移動之主軸台驅動部13。上述控制部(70)可於使上述工具TO1配合上述工件W1之旋轉沿X軸及Y軸移動，並使上述相對位置關係配合上述工件W1之旋轉於Z軸上振動之情形時使上述工件W1配合該工件W1之旋轉而沿Z軸振動。 根據以上，於刀具台30不沿Z軸移動之情形時，即便於第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB中存在Z座標之差，或於第一加工終點EpA與第二加工終點EpB中存在Z座標之差，亦藉由工件W1配合工件W1之旋轉沿Z軸振動而於工件W1形成偏心形狀(W1p)。因此，上述態様5可提供提高偏心形狀之加工之自由度之較佳之例。
[態様6] 又，上述驅動部DR如圖9所例示，可使上述刀具台30沿X軸、Y軸、及Z軸移動。上述控制部(70)可於使上述工具TO1配合上述工件W1之旋轉沿X軸及Y軸移動，並使上述相對位置關係配合上述工件W1之旋轉於Z軸上振動之情形時使上述工具TO1配合上述工件W1之旋轉而沿Z軸振動。 根據以上，於主軸11不沿Z軸移動之情形時，即便於第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB中存在Z座標之差，或於第一加工終點EpA與第二加工終點EpB中存在Z座標之差，亦藉由工具TO1配合工件W1之旋轉沿Z軸振動而於工件W1形成偏心形狀(W1p)。因此，上述態様6亦可提供提高偏心形狀之加工之自由度之較佳之例。
[態様7] 又，本技術之一態様之工具移動路徑決定方法為用於工具機(1)之工具移動路徑決定方法，上述工具機(1)具備以主軸中心線AX0為中心與工件W1一起旋轉之主軸11、及安裝有加工上述工件W1之工具TO1之刀具台30，且以於上述工件W1形成以偏離上述主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之偏心形狀(W1p)之方式，使上述主軸11與上述刀具台30之相對位置關係變化，且上述工具移動路徑決定方法包含以下步驟(A1)、(A2)。 (A1)第一步驟ST1(例如圖8之步驟S102)，其取得以上述主軸中心線AX0為中心之上述工件W1之基準相位(θ=0°)中之上述偏心形狀(W1p)之第一加工開始點SpA之座標、與上述基準相位(θ=0°)相差180°之逆相位(θ=180°)中之上述偏心形狀(W1p)之第二加工開始點SpB之座標、上述基準相位(θ=0°)中之上述偏心形狀(W1p)之第一加工終點EpA之座標、及上述逆相位(θ=180°)中之上述偏心形狀(W1p)之第二加工終點EpB之座標。 (A2)第二步驟ST2(例如圖8之步驟S104～S112)，以將通過上述第一加工開始點SpA與上述第二加工開始點SpB之間之中心始點SpO、及上述第一加工終點EpA與上述第二加工終點EpB之間之中心終點EpO之上述偏心軸AX3作為中心形成上述偏心形狀(W1p)之方式，至少基於上述第一加工開始點SpA之座標、上述第二加工開始點SpB之座標、上述第一加工終點EpA之座標、及上述第二加工終點EpB之座標，決定配合上述工件W1之旋轉之上述工具TO1之移動路徑(C1)。
根據以上，形成於工件W1之偏心形狀(W1p)不限定於以平行於主軸中心線AX0之中心線為中心之徑不變之形狀。因此，上述態様7可提供能提高偏心形狀之加工之自由度之工具移動路徑決定方法。
(2)工具機之構成之具體例： 圖1係作為工具機之例模式性例示車床1之構成之前視圖。圖2模式性例示車床1之電性電路之構成。圖3模式性例示於工件W1形成作為錐形狀之偏心形狀之突起W1p之情況。於圖3，亦顯示朝向具有突起W1p之面觀察工件W1之圖。 於圖1中，符號D81顯示上方向，符號D82顯示下方向，符號D83顯示左方向，符號D84顯示右方向。另，該等方向以觀察圖1所示之車床1之方向為基準。如圖1、3所示，車床1之控制軸包含以「X」顯示之X軸、以「Y」顯示之Y軸、以「Z」顯示之Z軸、及以「C」顯示之C軸。Z軸方向為沿作為工件W1之旋轉中心之主軸中心線AX0之水平方向。X軸方向為與Z軸正交之方向，可為朝向上下(上方向D81及下方向D82)之方向，亦可為朝向左右(左方向D83及右方向D84)之方向。Y軸方向為與Z軸及X軸兩者正交之方向。C軸為以主軸中心線AX0為中心之旋轉軸。另，本說明書中所參考之圖式僅顯示用以說明本技術之例，而並非限定本技術者。各部之位置關係之說明僅為例示。因此，將左右設為相反，或將旋轉方向設為相反等亦包含於本技術中。方向或位置等之相同不限定於嚴密一致，包含因誤差而偏離嚴密一致之情況。
車床1為具備設置有具有固持部12之主軸11之主軸台10、主軸台驅動部13、具有導引套管14之安裝孔26之支持台25、刀具台30、刀具台驅動部31、及NC裝置70等之NC車床。此處，主軸台10統稱正面主軸台15、與亦稱為對向主軸台之背面主軸台20。於正面主軸台15中，組入有具有夾頭等固持部17之正面主軸16。於背面主軸台20中，組入有具有夾頭等固持部22之背面主軸21。主軸11統稱正面主軸16、與亦稱為對向主軸之背面主軸21。固持部12統稱固持部17與固持部22。主軸台驅動部13統稱使正面主軸台15沿Z軸移動之正面主軸台驅動部18、與使背面主軸台20至少沿Z軸移動之背面主軸台驅動部23。圖1、2所示之車床1為供正面主軸16向Z軸方向移動之主軸移動型車床。主軸台驅動部13與刀具台驅動部31為使主軸11與刀具台30之相對位置關係變化之驅動部DR之例。NC裝置70為控制上述相對位置關係之控制部之例。
正面主軸16利用固持部17可解放地固持藉由圖2所示之供材機8自後方插入之棒狀之工件W1，且可與工件W1一起以主軸中心線AX1為中心旋轉。正面主軸16之前端16a與背面主軸21對向，正面主軸16之後端16b與供材機8對向。正面主軸16具有沿主軸中心線AX1貫通之貫通孔16h。於貫通孔16h中，自後方插入工件W1。另，於加工前之工件W1為較短之材料之情形時，亦可自正面主軸16之前端16a向固持部17供給工件W1。NC裝置70藉由驅動圖2所示之正面主軸旋轉驅動部16c而以主軸中心線AX1為中心使正面主軸16旋轉，藉由驅動圖2所示之固持用致動器17a而控制固持部17之固持狀態。固持部17例如可由夾頭等構成。正面主軸台驅動部18根據來自NC裝置70之指令使正面主軸台15向Z軸方向移動。因此，固持於正面主軸16之工件W1向Z軸方向移動。 另，棒狀之工件W1不限定於長條之圓柱狀材料等之實心之材料，亦可為長條之圓筒狀材料等之中空之材料。
背面主軸21之前端21a與正面主軸16之前端16a對向。背面主軸21利用固持部22可解放地固持自正面主軸16之前端16a向前方突出之加工中途之工件W1，且可與工件W1一起以主軸中心線AX2為中心旋轉。NC裝置70藉由驅動圖2所示之背面主軸旋轉驅動部21c而以主軸中心線AX2為中心使背面主軸21旋轉，藉由驅動圖2所示之固持用致動器22a而控制固持部22之固持狀態。固持部22例如可由夾頭等構成。背面主軸台驅動部23根據來自NC裝置70之指令，使背面主軸台20向Z軸方向移動，進而向X軸方向或Y軸方向移動。於正面主軸16與背面主軸21兩者固持工件W1時，主軸中心線AX2與主軸中心線AX1一致。此處，主軸中心線AX0統稱主軸中心線AX1與主軸中心線AX2。另，關於正面主軸16之前方意指將工件W1自正面主軸16推出之方向，於圖1所示之例中為右方向D84。關於正面主軸16之後方意指自正面主軸16朝向供材機8之方向，於圖1所示之例中為左方向D83。關於背面主軸21之前方意指背面主軸21朝向正面主軸16之方向，於圖1所示之例中為左方向D83。
支持台25於Z軸方向上位於正面主軸台15與背面主軸台20之間，具有向Z軸方向貫通之安裝孔26。於使用如圖1所示般之導引套管時，將導引套管14插入安裝孔26並可拆卸地安裝於支持台25。導引套管14朝Z軸方向可滑動地支持自正面主軸16之貫通孔16h向前方突出之工件W1。工件W1中自導引套管14向背面主軸21(右方向D84)突出之部分由工具TO1加工。於不使用導引套管時，將正面主軸16之前部插入至安裝孔26中。工件W1中自正面主軸16向前方(右方向D84)突出之部分由工具TO1加工。
於刀具台30，安裝有用以加工固持於正面主軸16與背面主軸21中至少一者之工件W1之複數個工具TO1。於複數個工具TO1中，包含含有切刀之車刀、旋轉鑽孔器或立銑刀等旋轉工具等。細節之後敘述，本具體例之NC裝置70進行於使用車刀作為工具TO1之情形時於工件W1形成偏心形狀之控制。刀具台30可為梳形刀具台，亦可為六角刀具台等。如圖2所示，刀具台驅動部31包含：X軸驅動部32，其根據來自NC裝置70之指令使刀具台30沿X軸移動；及Y軸驅動部33，其根據來自NC裝置70之指令使刀具台30沿Y軸移動。於將沿X軸及Y軸之平面設為X-Y平面時，安裝於刀具台30之工具TO1於X-Y平面上移動。刀具台30以工具TO1進行固持於正面主軸16之工件W1之正面加工，以切刀進行固持於正面主軸16與背面主軸21兩者之正面加工後之工件W1，以工具TO1進行固持於背面主軸21之切斷後之工件W1之背面加工。藉此，自工件W1形成製品。 雖未圖示，但車床1亦可具備背面加工專用之刀具台等圖1所示之刀具台30以外之刀具台。
如圖2所示，於NC裝置70，連接有供材機8、操作部80、正面主軸台驅動部18、正面主軸旋轉驅動部16c、固持用致動器17a、背面主軸台驅動部23、背面主軸旋轉驅動部21c、固持用致動器22a、X軸驅動部32、Y軸驅動部33等。正面主軸台驅動部18、背面主軸台驅動部23、X軸驅動部32、及Y軸驅動部33分別具備未圖示之伺服馬達及伺服放大器，並根據來自NC裝置70之指令，使主軸11與刀具台30之相對位置關係變化。正面主軸旋轉驅動部16c與背面主軸旋轉驅動部21c分別具備未圖示之伺服馬達(例如內建馬達)及伺服放大器，並根據來自NC裝置70之指令，以主軸中心線AX0為中心使主軸11旋轉。NC裝置70可藉由對正面主軸旋轉驅動部16c或背面主軸旋轉驅動部21c發出指令，而控制作為工件W1之旋轉角度之C軸角度θ。固持用致動器17a驅動正面主軸16之固持部17。固持用致動器22a驅動背面主軸21之固持部22。NC裝置70具備作為處理器之CPU71、作為半導體記憶體之ROM72、作為半導體記憶體之RAM73、時鐘電路74、I/F(介面)75等。於圖2中，將供材機8、操作部80、正面主軸台驅動部18、正面主軸旋轉驅動部16c、固持用致動器17a、背面主軸台驅動部23、背面主軸旋轉驅動部21c、固持用致動器22a、X軸驅動部32、Y軸驅動部33等I/F匯總顯示為I/F75。於ROM72中，寫入有用以解釋並執行加工程式PR2之控制程式PR1。ROM72可為能改寫資料之半導體記憶體。於RAM73中，可改寫地記憶由操作者製作之加工程式PR2。加工程式亦稱為NC程式。CPU71將RAM73作為工作區使用，執行記錄於ROM72之控制程式PR1，藉此實現NC裝置70之功能。
操作部80具備輸入部81及顯示部82，作為NC裝置70之使用者介面發揮功能。輸入部81例如由用以自操作者受理操作輸入之按鈕或觸控面板構成。顯示部82例如由顯示自操作者受理操作輸入後之各種設定之內容或與車床1相關之各種資訊之顯示器構成。操作者可使用操作部80或外部之電腦(未圖示)將加工程式PR2記憶於RAM73。
本具體例之NC裝置70於使用車刀作為工具TO1之情形時，以於工件W1形成圖3等所示之作為偏心形狀之突起W1p之方式控制藉由驅動部DR所形成之主軸11與刀具台30之相對位置關係。突起W1p為以偏離主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之偏心形狀。於圖3等中，固持工件W1之主軸11可為正面主軸16，亦可為背面主軸21。因此，圖3等所示之主軸中心線AX0可為作為正面主軸16之旋轉中心之主軸中心線AX1，亦可為作為背面主軸21之旋轉中心之主軸中心線AX2。 此處，於受理偏心之距離與突起之半徑之輸入而於工件形成偏心之突起之情形時，於工件形成以平行於主軸中心線之偏心軸為中心之圓柱形狀。因此，若僅輸入偏心之距離與突起之半徑，則無法形成偏心之錐形狀之突起、以不平行於主軸中心線之偏心軸為中心之突起、加工開始部或加工結束部自X-Y平面傾斜之突起等。
本具體例之NC裝置70進行基於圖3等所示之突起W1p之4個點之座標，具體而言為第一加工開始點SpA之座標、第二加工開始點SpB之座標、第一加工終點EpA之座標、及第二加工終點EpB之座標，將突起W1p形成於工件W1之控制。此處，第一加工開始點SpA為以主軸中心線AX0為中心之工件W1之基準相位(θ=0°)之突起W1p之加工開始點。第二加工開始點SpB為與基準相位相差180°之逆相位(θ=180°)中之突起W1p之加工開始點。第一加工終點EpA為基準相位(θ=0°)中之突起W1p之加工終點。第二加工終點EpB為逆相位(θ=180°)中之突起W1p之加工終點。
NC裝置70於第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之間設定中心始點SpO，於第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之間設定中心終點EpO。中心始點SpO較佳為連結第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之線段SpA-SpB之中點，中心終點EpO較佳為連結第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之線段EpA-EpB之中點。於本具體例中，將中心始點SpO設為線段SpA-SpB之中點，將中心終點EpO設為線段EpA-EpB之中點。NC裝置70以將通過中心始點SpO與中心終點EpO之偏心軸AX3作為中心而形成突起W1p之方式，至少基於4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標，決定工具TO1之刀尖TOt配合工件W1之旋轉之移動路徑。此外，NC裝置70可進行一面使工件W1向Z軸方向移動，一面根據所決定之移動路徑使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動之控制。因此，NC裝置70可一面於Z軸上改變刀尖TOt相對於工件W1之相對位置，一面根據上述移動路徑使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動。另，由於Z座標(Z軸上之座標)之值隨著向Z軸方向移動之工件W1朝圖3所示之右方向D84移動而變大，故以不向Z軸方向移動之刀尖TOt為基準之相對位置處之Z座標之值越朝向左方向D83越大。為方便起見，有時將與刀尖TOt對應之工件W1之Z座標作為於突起W1p中刀尖TOt所在之位置之Z座標說明。 根據以上，NC裝置70根據需要，使工件W1配合該工件W1之旋轉而沿Z軸振動。
NC裝置70根據於突起W1p處刀尖TOt所在之位置之Z座標，於偏心軸AX3上於中心始點SpO與中心終點EpO之間設定加工中途中心點WpO。NC裝置70基於4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標，求出加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE、及加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑WpD(WpD＞0)。此處，將中心始點SpO相對於主軸中心線AX0之偏心量設為SpE，將中心終點EpO相對於主軸中心線AX0之偏心量設為EpE。於如圖3所示般偏心軸AX3平行於主軸中心線AX0之情形時，WpE=SpE=EpE。
(3)以加工中途中心點WpO為中心之工具之移動路徑之例： 圖4模式性例示於相對於主軸中心線AX0之偏心量為WpE且加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑為WpD之情形時，於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面上工具TO1配合工件W1之旋轉而移動之情況。另，設為C軸角度θ=0°時工具TO1之刀尖TOt位於X座標(X軸上之座標)為最大之位置。又，將於X軸上X座標變大之方向設為+X方向，將於X軸上X座標變小之方向設為-X方向，將於Y軸上Y座標(Y軸上之座標)變大之方向設為+Y方向，將於Y軸上Y座標變小之方向設為-Y方向。
於C軸角度θ=0°中，X-Y平面上之工具TO1之刀尖TOt只要於X軸上位於對突起W1p之半徑WpD/2加上偏心量WpE後之X座標即可。又，於C軸角度θ=180°中，X-Y平面上之工具TO1之刀尖TOt只要於X軸上位於自突起W1p之半徑WpD/2減去偏心量WpE後之X座標即可。於圖4所示之例中，顯示(WpD/2)＞WpE，藉此於θ=180°中刀尖TOt自主軸中心線AX0位於+X方向。若(WpD/2)＜WpE，則於θ=180°中刀尖TOt自主軸中心線AX0位於-X方向。
於工件W1以主軸中心線AX0為中心向旋轉方向R1旋轉1圈之期間，刀尖TOt只要沿以連結θ=0°中之0°位置與θ=180°中之180°位置之線段為直徑之假想圓C1之圓周向旋轉方向R2旋轉1圈即可。此處，假想圓C1之概念包含於假想圓弧之概念中，假想圓C1之圓周之概念包含於假想圓弧之圓周之概念中。由於假想圓C1之中心(圓弧中心WpC)之X座標WpRc為連結0°位置與180°位置之線段之中點，故為突起W1p之半徑WpD/2。又，假想圓C1之半徑(圓弧半徑WpRr)為加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE。如圖4所示，若於C軸角度θ以0°、90°、180°、270°之方式變化並返回至0°之期間刀尖TOt沿假想圓C1之圓周移動，則於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面中由工具TO1形成突起W1p之外周。
(4)使主軸與刀具台之相對位置關係變化之具體例： NC裝置70可藉由取得4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標，於工件W1實現圖3、5、6所例示之各種偏心形狀。此處，設為以(x,y,z)表示4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標。x顯示點之X座標，y顯示點之Y座標，z顯示點之Z座標。又，設為以(SpAx,SpAy,SpAz)表示第一加工開始點SpA之座標，以(SpBx,SpBy,SpBz)表示第二加工開始點SpB之座標，以(EpAx,EpAy,EpAz)表示第一加工終點EpA之座標，以(EpBx,EpBy,EpBz)表示第二加工終點EpB之座標。另，由於Z座標之值隨著工件W1向右方向D84移動而變大，故EpAz＞SpAz，且EpBz＞SpBz。於偏心軸AX3自主軸中心線AX0向X軸方向偏心之情形時，成為SpAy=SpBy=EpAy=EpBy=0。於本具體例中，設為以偏心軸AX3自主軸中心線AX0向X軸方向偏心之情況為前提，取得4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標。另，即便Y座標SpAy、SpBy、EpAy、EpBy不為0，若SpAy=SpBy=EpAy=EpBy，則偏心軸AX3亦只向Y軸方向偏離，因而可於工件W1形成突起W1p。
於圖3所示之例中，SpAz=SpBz，且EpAz=EpBz，並設為SpAz=SpBz＜EpAz=EpBz。中心始點SpO之座標(設為SpOx,SpOy,SpOz)以SpOx=(SpAx+SpBx)/2、SpOy=0、及SpOz=SpAz=SpBz表示。因此，中心始點SpO之偏心量SpE為SpOx=(SpAx+SpBx)/2，加工開始部之突起W1p之直徑SpD為|SpAx-SpBx|。加工開始部意指於突起W1p中以通過第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之方式包圍偏心軸AX3之部分。中心終點EpO之座標(設為EpOx,EpOy,EpOz)以EpOx=(EpAx+EpBx)/2、EpOy=0、及EpOz=EpAz=EpBz表示。因此，中心終點EpO之偏心量EpE為EpOx=(EpAx+EpBx)/2，加工結束部之突起W1p之直徑EpD為|EpAx-EpBx|。於圖3所示之例中，SpOx=EpOx。加工結束部意指於突起W1p中以通過第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之方式包圍偏心軸AX3之部分。 自第一加工開始點SpA至第一加工終點EpA為止之Z軸方向之移動量ZdA為EpAz-SpAz。自第二加工開始點SpB至第二加工終點EpB為止之Z軸方向之移動量ZdB為EpBz-SpBz。於圖3所示之例中，ZdA=ZdB。若將自加工開始部至加工結束部為止之工件W1之旋轉次數設為RevC(RevC＞1)，則於工件W1每旋轉1圈時向Z軸方向前進之進給間距(設為Zpt)為ZdA/RevC=ZdB/RevC。進給間距Zpt之單位例如為mm/rev。
此處，設為以(WpOx,WpOy,WpOz)表示加工中途中心點WpO之座標，且工件W1之RevC旋轉中配合加工中途中心點WpO之旋轉處於第n+1圈(0≦n＜RevC)。另，n=0之第1圈之旋轉為配合中心始點SpO之旋轉，且隨著旋轉次數n增加，加工中途中心點WpO沿偏心軸AX3接近中心終點EpO。加工中途中心點WpO之X座標WpOx為加工中途中心點WpO之偏心量WpE，與中心始點SpO之偏心量SpE及中心終點EpO之偏心量EpE一致。加工中途中心點WpO之Y座標WpOy為0。加工中途中心點WpO之Z座標WpOz於C軸角度θ為0°之情形時，為
Figure 02_image001
。 加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑WpD於C軸角度θ為0°之情形時，為
Figure 02_image003
。如此，NC裝置70可根據中心始點SpO中之直徑SpD及中心終點EpO中之直徑EpD進行加工中途中心點WpO處之直徑WpD之插補。
如參考圖4所說明般，刀尖TOt之移動路徑為沿與突起W1p中刀尖TOt所在之位置之Z座標相應之假想圓C1之圓周之路徑。 假想圓C1之中心(圓弧中心WpC)之X座標WpRc為於突起W1p中與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之半徑WpD/2。另，中心始點SpO之Z座標SpOz=SpAz=SpBz中之圓弧中心WpC之X座標(設為SpRc)為加工開始部之半徑SpD/2。中心終點EpO之Z座標EpOz=EpAz=EpBz中之圓弧中心WpC之X座標(設為EpRc)為加工結束部之半徑EpD/2。
假想圓C1之半徑(圓弧半徑WpRr)為加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE。另，中心始點SpO之Z座標SpOz中之圓弧半徑(設為SpRr)為中心始點SpO相對於主軸中心線AX0之偏心量SpE。中心終點EpO之Z座標EpOz中之圓弧半徑(設為EpRr)為中心終點EpO相對於主軸中心線AX0之偏心量EpE。 NC裝置70於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面中，沿以與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之X座標WpRc之圓弧中心WpC為中心之圓弧半徑WpRr之假想圓C1之圓周，使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動。如此，NC裝置70基於加工中途中心點WpO處之直徑WpD，將工具TO1之移動路徑決定為沿以偏離主軸中心線AX0之圓弧中心WpC為中心之假想圓C1之圓周之路徑。藉由根據工件W1向Z軸方向之移動設定圓弧中心WpC及圓弧半徑WpRr並沿假想圓C1之圓周使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動，而於工件W1形成以偏心軸AX3為中心之錐形狀之突起W1p。
刀尖TOt之X座標及Y座標可以較工件W1旋轉1圈少之旋轉角度之單位(設為分辨力Reso)求出。此處之分辨力Reso為大於0°且小於360°之C軸角度。 圓弧中心WpC之Z座標為加工中途中心點WpO之Z座標WpOz，於工件W1每旋轉1圈時每次變化(ZdA/RevC)。因此，於工件W1旋轉C軸角度θ時圓弧中心WpC之Z座標變化(θ/360)×(ZdA/RevC)。因此，圓弧中心WpC之Z座標即加工中途中心點WpO之Z座標WpOz為
Figure 02_image005
。其中，旋轉次數n’為於旋轉次數n加上(θ/360)後之值。 加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑WpD為
Figure 02_image007
。如上所述，圓弧中心WpC之X座標WpRc為WpD/2。圓弧半徑WpRr為偏心量WpE。
NC裝置70只要以分辨力Reso之單位，計算圓弧中心WpC之X座標WpRc、及圓弧半徑WpRr即可。NC裝置70於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面中，沿以與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之X座標WpRc之圓弧中心WpC為中心之圓弧半徑WpRr之假想圓弧(假想圓C1)之圓周，使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動。如此，藉由NC裝置70沿假想圓弧(假想圓C1)之圓周使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動，而於工件W1形成以偏心軸AX3為中心之突起W1p。
圖5模式性例示於工件W1形成以不平行於主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之作為錐形狀之偏心形狀之突起W1p之情況。於圖5，亦顯示朝向具有突起W1p之面觀察工件W1之圖。 圖5所示之例亦為SpAz=SpBz，且EpAz=EpBz，並且SpAz=SpBz＜EpAz=EpBz。中心始點SpO之座標(SpOx,SpOy,SpOz)以SpOx=(SpAx+SpBx)/2、SpOy=0、及SpOz=SpAz=SpBz表示。因此，中心始點SpO之偏心量SpE為SpOx=(SpAx+SpBx)/2，加工開始部之突起W1p之直徑SpD為|SpAx-SpBx|。中心終點EpO之座標(EpOx,EpOy,EpOz)以EpOx=(EpAx+EpBx)/2、EpOy=0、及EpOz=EpAz=EpBz表示。因此，中心終點EpO之偏心量EpE為EpOx=(EpAx+EpBx)/2，加工結束部之突起W1p之直徑EpD為|EpAx-EpBx|。於圖5所示之例中，SpOx＞EpOx。
加工中途中心點WpO之Z座標WpOz由上述式(1)、或上述式(3)表示。加工中途中心點WpO之偏心量WpE於C軸角度θ為0°時，為
Figure 02_image009
。於考慮C軸角度θ之情形時，將於旋轉次數n加上(θ/360)後之值作為旋轉次數n’，為
Figure 02_image011
。 藉由上述式(5)、或上述式(6)，NC裝置70可根據中心始點SpO之偏心量SpE及中心終點EpO之偏心量EpE進行加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE之插補。
加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑WpD由上述式(2)、或上述式(4)表示。
如參考圖4所說明般，刀尖TOt之移動路徑為沿與突起W1p中刀尖TOt所在之位置之Z座標相應之假想圓C1之圓周之路徑。圓弧中心WpC之X座標WpRc為於突起W1p中與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之半徑WpD/2。圓弧半徑WpRr為加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE。 NC裝置70於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面中，沿以與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之X座標WpRc之圓弧中心WpC為中心之圓弧半徑WpRr之假想圓弧(假想圓C1)之圓周，使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動。如此，NC裝置70將工具TO1之移動路徑決定為沿大小與偏心量WpE相應之假想圓弧(假想圓C1)之圓周之路徑。藉由根據工件W1向Z軸方向之移動設定圓弧中心WpC及圓弧半徑WpRr並沿假想圓弧之圓周使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動，而於工件W1形成以不平行於主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之突起W1p。
圖6模式性例示於工件W1形成加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之作為錐形狀之偏心形狀之突起W1p之情況。於圖6，亦顯示朝向具有突起W1p之面觀察工件W1之圖。 於圖6所示之例中，第一加工開始點SpA之Z座標SpAz與第二加工開始點SpB之Z座標SpBz不同，第一加工終點EpA之Z座標EpAz與第二加工終點EpB之Z座標EpBz不同。又，自第一加工開始點SpA至第一加工終點EpA為止之Z軸方向之移動量ZdA與自第二加工開始點SpB至第二加工終點EpB為止之Z軸方向之移動量ZdB不同。另，於圖6，顯示SpAz＞SpBz、EpAz＞EpBz、及ZdB＞ZdA。中心始點SpO之座標(SpOx,SpOy,SpOz)以SpOx=(SpAx+SpBx)/2、SpOy=0、及SpOz=(SpAz+SpBz)/2表示。因此，中心始點SpO之偏心量SpE為SpOx=(SpAx+SpBx)/2。加工開始部之突起W1p之直徑SpD設為|SpAx-SpBx|。中心終點EpO之座標(EpOx,EpOy,EpOz)以EpOx=(EpAx+EpBx)/2、EpOy=0、及EpOz=(EpAz+EpBz)/2表示。因此，中心終點EpO之偏心量EpE為EpOx=(EpAx+EpBx)/2。加工結束部之突起W1p之直徑EpD設為|EpAx-EpBx|。加工中途中心點WpO之偏心量WpE由上述式(5)、或上述式(6)表示。加工中途中心點WpO處之突起W1p之直徑WpD由上述式(2)、或上述式(4)表示。
為了於工件W1形成如圖6所示般之突起W1p，需要配合以主軸中心線AX0為中心之工件W1之旋轉使該工件W1沿Z軸振動。
圖7模式性例示於在工件W1形成加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之錐形狀之突起W1p之情形時決定工具TO1之相對位置之情況。 如圖7所示，連結第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA之第一線段SpA-EpA之Z座標不與連結第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之第二線段SpB-EpB之Z座標對應。因此，設為使於工件W1每旋轉1圈時於第一線段SpA-EpA上刀尖TOt所在之區間、與於第二線段SpB-EpB上刀尖TOt所在之區間對應。此處，於第一線段SpA-EpA上刀尖TOt所在之區間為相鄰之點彼此之間，於第二線段SpB-EpB上刀尖TOt所在之區間亦為相鄰之點彼此之間。
於工件W1自加工開始部至加工結束部旋轉RevC次之情形時，只要將分割數N作為旋轉次數RevC，分別以分割數N將第一線段SpA-EpA與第二線段SpB-EpB等分割即可。另，於旋轉次數RevC不為整數之情形時，只要縮短第一線段SpA-EpA及第二線段SpB-EpB之最後之區間(到達第一加工終點EpA之區間與到達第二加工終點EpB之區間)即可。於圖7中，以An顯示旋轉次數n(n為整數)中之第一線段SpA-EpA上之點，以Bn顯示旋轉次數n中之第二線段SpB-EpB上之點。點An+1(Z座標Zan+1)於第一線段SpA-EpA上為旋轉次數n+1中之點，點Bn+1(Z座標Zbn+1)於第二線段SpB-EpB上為旋轉次數n+1中之點。另，第一加工開始點SpA可稱為旋轉次數n=0中之點A0，第二加工開始點SpB可稱為旋轉次數n=0中之點B0。
此處，將點An之座標設為(Xan,Yan,Zan)，將點Bn之座標設為(Xbn,Ybn,Zbn)。其中，於本具體例中，Yan=Ybn=0。將點An投影至X-Y平面上而得之點之座標為(Xan,0)，將點Bn投影至X-Y平面上而得之點之座標為(Xbn,0)。NC裝置70於旋轉次數n之旋轉時，根據於X-Y平面上將連結點(Xan,0)與點(Xbn,0)之線段作為直徑之圓為突起W1p，控制刀尖TOt之位置。X-Y平面上之圓之中心為加工中途中心點WpO。加工中途中心點WpO之偏心量為WpE，X－Y平面上之圓之直徑WpD為Xan-Xbn。NC裝置70根據偏心量WpE與直徑WpD，設定如圖4所示般之假想圓C1，並於X-Y平面中使刀尖TOt沿假想圓C1之圓周移動。
由於第一線段SpA-EpA上與第二線段SpB-EpB上刀尖TOt所在之Z座標之變化量不同，故將第一線段SpA-EpA與第二線段SpB-EpB中之一者設為分割數N之基準。於本具體例中，將於第一線段SpA-EpA與第二線段SpB-EpB中Z座標之變化量更大者設為分割數N之基準。此處，設為以MAX(ZdA：ZdB)表示自第一加工開始點SpA至第一加工終點EpA為止之Z軸方向之移動量ZdA、與自第二加工開始點SpB至第二加工終點EpB為止之Z軸方向之移動量ZdB中之較大者。作為分割數N之旋轉次數RevC可使用在工件W1每旋轉1圈時向Z軸方向前進之進給間距Zpt，設為MAX(ZdA：ZdB)/Zpt。
可將於突起W1p中刀尖TOt所在之位置之Z座標控制為於C軸角度θ=0°中成為點An之Z座標Zan，於C軸角度θ=180°中成為點Bn之Z座標Zbn。 首先，若將於工件W1每旋轉1圈時於第一線段SpA-EpA上刀尖TOt所在之位置之Z座標之變化量設為Zac，則Zac=ZdA/RevC。又，若將於工件W1每旋轉1圈時於第二線段SpB-EpB上刀尖TOt所在之位置之Z座標之變化量設為Zbc，則Zbc=ZdB/RevC。
旋轉次數n之點An之Z座標Zan為
Figure 02_image013
。又，旋轉次數n之點Bn之Z座標Zbn為
Figure 02_image015
Figure 02_image017
。
連結點An與點Bn之線段An-Bn之中點相當於加工中途中心點WpO，且線段An-Bn之中點之Z座標為(Zan+Zbn)/2。又，以線段An-Bn之中點為基準之Z軸方向上之工件W1之振動以{(Zan-Zbn)/2}×cos(θ)表示。因此，旋轉次數n之C軸角度θ中之Z座標Znc可以
Figure 02_image019
計算。 NC裝置70可藉由根據上述式(9)控制工件W1之Z座標，而使工件W1配合該工件W1之旋轉沿Z軸振動。於X-Y平面中刀尖TOt沿假想圓C1之圓周移動，藉此於工件W1每旋轉1圈時，於第一線段SpA-EpA上主軸11與刀具台30之相對位置關係每次變化以分割數N除第一線段SpA-EpA之長度而得之長度，且於第二線段SpB-EpB上主軸11與刀具台30之相對位置關係每次變化以分割數N除第二線段SpB-EpB之長度而得之長度。
另，刀尖TOt之X座標及Y座標可以較工件W1旋轉1圈少之旋轉角度之單位(分辨力Reso)求出。此處，若將自中心始點SpO至中心終點EpO為止之Z軸方向之移動量設為ZdO，則ZdO=(ZdA+ZdB)/2。圓弧中心WpC之Z座標為加工中途中心點WpO之Z座標WpOz，於工件W1每旋轉1圈時每次變化(ZdO/RevC)。因此，於工件W1旋轉C軸角度θ時圓弧中心WpC之Z座標變化(θ/360)×(ZdO/RevC)。因此，亦可於上述式(9)之右邊加上工件W1旋轉C軸角度θ時之圓弧中心WpC之Z座標之變化量(θ/360)×(ZdO/RevC)。
Figure 02_image021
又，圓弧中心WpC之Z座標即加工中途中心點WpO之Z座標WpOz為
Figure 02_image023
。其中，旋轉次數n’為於旋轉次數n加上(θ/360)後之值。投影於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面而得之突起W1p之直徑WpD為
Figure 02_image025
。如上所述，圓弧中心WpC之X座標WpRc為WpD/2。圓弧半徑WpRr為偏心量WpE。
NC裝置70只要以分辨力Reso之單位，計算旋轉次數n之C軸角度θ中之Z座標Znc、圓弧中心WpC之X座標WpRc、及圓弧半徑WpRr即可。NC裝置70於包含加工中途中心點WpO之X-Y平面中，沿以與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之X座標WpRc之圓弧中心WpC為中心之圓弧半徑WpRr之假想圓弧(假想圓C1)之圓周，使刀尖TOt配合工件W1之旋轉而移動。又，NC裝置70以使工件W1成為Z座標Znc之方式使工件W1配合該工件W1之旋轉而沿Z軸移動。 如以上所說明般，藉由NC裝置70使刀尖TOt配合工件W1之旋轉沿假想圓弧(假想圓C1)之圓周移動，並使工件W1配合該工件W1之旋轉沿Z軸振動，而於工件W1形成加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之錐形狀之突起W1p。另，即便加工開始部與加工結束部中之一者沿X-Y平面，亦可同樣地控制主軸11與刀具台30之相對位置關係。
(5)偏心加工處理之具體例： 圖8模式性例示用以於工件W1形成作為偏心形狀之突起W1p之偏心加工處理。圖2所示之NC裝置70於在輸入部81中受理顯示用以製作於工件W1形成偏心形狀之偏心加工指令之偏心加工指令製作畫面之指示後，開始偏心加工處理。於進行偏心加工處理時，實施包含工具移動路徑決定方法之偏心加工方法。偏心加工方法包含以下步驟(A1)、(A2)、(A3)。 (A1)第一步驟ST1(與步驟S102對應)，其取得以主軸中心線AX0為中心之工件W1之基準相位(θ=0°)中之突起W1p之第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA之座標、及逆相位(θ=180°)中之突起W1p之第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之座標。 (A2)第二步驟ST2(與步驟S104～S112對應)，其以將通過第一加工開始點SpA與第二加工開始點SpB之間之中心始點SpO、及第一加工終點EpA與第二加工終點EpB之間之中心終點EpO之偏心軸AX3作為中心形成突起W1p之方式，至少基於4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標，決定配合工件W1之旋轉之工具TO1之移動路徑(假想圓C1)。 (A3)第三步驟ST3(與步驟S114對應)，其根據移動路徑(假想圓C1)使工具TO1配合工件W1之旋轉而移動。 以下，省略「步驟」之記載。
於偏心加工處理開始後，NC裝置70取得4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標(x,y,z)、Z軸方向之進給間距Zpt、及C軸角度θ之分辨力Reso(S102)。4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標(x,y,z)於第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA為θ=0°之點，且第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB為θ=180°之點之情形時被受理。於本具體例中，以偏心軸AX3自主軸中心線AX0向X軸方向偏心之情況為前提，
Figure 02_image027
全部滿足之情形時，NC裝置70受理4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標(x,y,z)。 另，即便Y座標SpAy、SpBy、EpAy、EpBy不為0，若SpAy=SpBy=EpAy=EpBy，則偏心軸AX3亦只向Y軸方向偏離，因而NC裝置70亦可受理4個點之座標。於SpAx＜SpBx之情形時，若EpAx＜EpBx，則基準相位(θ=0°)僅為-X方向，因而NC裝置70亦可受理4個點之座標。於SpAz＞EpAz之情形時，若SpBz＞EpBz，則工件W1之移動方向僅為反向，因而NC裝置70亦可受理4個點之座標。
Z軸方向之進給間距Zpt之取得於預先決定之情形時可省略。C軸角度θ之分辨力Reso之取得亦可於預先決定之情形時省略。又，由於以延長工具TO1之使用期間之方式控制工件W1之旋轉速度，故NC裝置70亦可於S102中，取得刀尖TOt之位置中之工件W1之周速(工件W1之圓周方向之速度)。 若NC裝置70至少取得滿足上述之條件之4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標，則將至少具有4個點之座標作為引數之偏心加工指令組入加工程式PR2(參照圖2)中。於偏心加工指令中，作為引數，可不記述進給間距Zpt與分辨力Reso中之至少一者。其後，NC裝置70於自加工程式PR2讀出偏心加工指令後，自偏心加工指令至少取得4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標。
接著，NC裝置70根據中心始點SpO之偏心量SpE與中心終點EpO之偏心量EpE計算加工中途中心點WpO之偏心量WpE(S104)。偏心量WpE之計算如圖6、7所示，只要想定加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之突起W1p即可。 中心始點SpO之座標(SpOx,SpOy,SpOz)中，SpOx=(SpAx+SpBx)/2，SpOy=0，及SpOz=(SpAz+SpBz)/2。因此，中心始點SpO之偏心量SpE為SpOx=(SpAx+SpBx)/2。中心終點EpO之座標(EpOx,EpOy,EpOz)中，EpOx=(EpAx+EpBx)/2，EpOy=0，及EpOz=(EpAz+EpBz)/2。因此，中心終點EpO之偏心量EpE為EpOx=(EpAx+EpBx)/2。加工中途中心點WpO之Z座標WpOz由上述式(11)，即WpOz=SpOz+{n’×(ZdO/RevC)}求出。加工中途中心點WpO之偏心量WpE為加工中途中心點WpO之X座標WpOx，且由上述式(6)，即WpE=SpE+{(n’/RevC)×(EpE-SpE)}求出。
如以上，NC裝置70根據中心始點SpO之偏心量SpE及中心終點EpO之偏心量EpE進行加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE之插補。
又，NC裝置70根據加工開始部之直徑SpD與加工結束部之直徑EpD計算加工中途中心點WpO之直徑WpD(S106)。直徑WpD之計算亦如圖6、7所示，只要想定加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之突起W1p即可。加工中途中心點WpO之直徑WpD由上述式(4)，即WpD=SpD+{(n’/RecC)×(EpD-SpD)}求出。 如以上，NC裝置70根據加工開始部之直徑SpD及加工結束部之直徑EpD進行加工中途中心點WpO處之直徑WpD之插補。
於偏心量WpE及直徑WpD之計算後，NC裝置70於X-Y平面上決定配合工件W1之旋轉之刀尖TOt之移動路徑(S108)。 如參考圖4所說明般，刀尖TOt之移動路徑為沿與突起W1p中刀尖TOt所在之位置之Z座標相應之假想圓弧(假想圓C1)之圓周之路徑。圓弧中心WpC之X座標WpRc為於突起W1p中與加工中途中心點WpO之Z座標WpOz相應之半徑WpD/2。圓弧半徑WpRr為加工中途中心點WpO相對於主軸中心線AX0之偏心量WpE。NC裝置70以C軸角度θ之分辨力Reso之單位，於X-Y平面上，決定以X座標WpRc為圓弧中心WpC沿圓弧半徑WpRr之假想圓弧(假想圓C1)之圓周之移動路徑，作為刀尖TOt之移動路徑。
又，NC裝置70計算旋轉次數n之第一線段SpA-EpA上之Z位置Zan與第二線段SpB-EpB上之Z位置Zbn(S110)。第一線段SpA-EpA上之Z位置Zan由上述式(7)，即Zan=SpAz+n×(ZdA/RevC)求出。第二線段SpB-EpB上之Z位置Zbn由上述式(8)，即Zbn=SpBz+n×(ZdB/RevC)求出。
於Z位置Zan、Zbn之計算後，NC裝置70計算旋轉次數n之C軸角度θ下之Z位置Znc(S112)。Z位置Znc由上述式(9)，即Znc={(Zan+Zbn)/2}+{(Zan-Zbn)/2}×cos(θ)求出。NC裝置70亦可根據上述式(10)，即Znc={(Zan+Zbn)/2}+{(Zan-Zbn)/2}×cos(θ)+(θ/360)×(ZdO/RevC)而計算Z位置Znc。
之後，NC裝置70根據決定之假想圓弧(假想圓C1)使工具TO1配合工件W1之旋轉而沿X軸及Y軸移動，並於使工件W1於Z軸上振動之情形時，根據Z位置Znc使工件W1配合該工件W1之旋轉而沿Z軸振動(S114)。於X-Y平面中刀尖TOt沿假想圓弧(假想圓C1)之圓周移動，且於Z軸上工件W1振動，藉此於工件W1每旋轉1圈時，於第一線段SpA-EpA上主軸11與刀具台30之相對位置關係每次變化以分割數N除第一線段SpA-EpA之長度而得之長度，且於第二線段SpB-EpB上主軸11與刀具台30之相對位置關係每次變化以分割數N除第二線段SpB-EpB之長度而得之長度。 根據以上，於工件W1形成以偏離主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之突起W1p。
如以上所說明般，形成於工件W1之突起W1p不限定於以平行於主軸中心線AX0之中心線為中心之徑不變之形狀。形成於工件W1之突起W1p可為如圖3所示般之錐形狀之偏心形狀、如圖5所示般以不平行於主軸中心線AX0之偏心軸AX3為中心之錐形狀之偏心形狀、如圖6所示般加工開始部與加工結束部之至少一者自X-Y平面傾斜之錐形狀之偏心形狀等各種形狀。因此，本具體例中，偏心形狀之加工之自由度提高。
(6)變化例： 本發明可考慮各種變化例。 例如，可應用本技術之工具機不限定於車床，亦可為加工中心機等。 車床1亦可為正面主軸16於Z軸方向上不移動之主軸固定型車床。該情形時，刀具台30除了X軸方向與Y軸方向外還向Z軸方向移動，而應用本技術。 固持工件W1之主軸11不限定於正面主軸16，亦可為背面主軸21。 對具有偏心形狀之工件W1進行加工之工具TO1雖較佳為車刀，但亦可為固定鑽頭等之固定工具，又可為立銑刀等之旋轉工具。由工具TO1形成之偏心形狀不限定於突起，亦可為喇叭狀之孔等開口部擴展之孔等。
圖8所示之偏心加工處理可調換順序等適當進行變更。例如，可調換計算偏心量WpE之S104之處理、與計算直徑WpD之S106之處理。又，為了決定工具TO1之移動路徑，亦可計算半徑WpD/2而取代計算直徑WpD。 於圖8所示之偏心加工處理中，S102～S112之至少一部分之處理可由車床1以外之外部之電腦等進行。
於圖8所示之S102之處理中，由於最終只要可取得4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)之座標即可，故可自偏心加工指令之引數省略4個點(SpA、SpB、EpA、EpB)中一部分之座標。例如，於準備將圓柱狀之偏心形狀形成於工件W1之圓柱狀偏心加工指令作為偏心加工指令之情形時，可自該圓柱狀偏心加工指令之引數，省略第一加工終點EpA或第二加工終點EpB之座標。又，於在圓柱狀偏心加工指令之引數中包含Z軸方向上之偏心形狀之長度之情形時，可自圓柱狀偏心加工指令之引數省略第一加工終點EpA與第二加工終點EpB兩者之座標。
於圖3、5、6、7所示之偏心形狀中，雖以直線連結第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA，並以直線連結第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB，但亦可代替直線以曲線連結。例如，連結第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA之曲線狀之第一外形線可藉由圓弧插補求出，連結第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之曲線狀之第二外形線亦可藉由圓弧插補求出。該情形時，NC裝置70只要以如下方式控制主軸11與刀具台30之相對位置關係即可，即，於第一外形線上Z座標每次變化以分割數N除自第一加工開始點SpA至第一加工終點EpA為止之移動量ZdA而得之值，且於第二外形線上Z座標每次變化以分割數N除自第二加工開始點SpB至第二加工終點EpB為止之移動量ZdB而得之值。藉此，可於工件W1形成以曲線連結第一加工開始點SpA與第一加工終點EpA，並以曲線連結第二加工開始點SpB與第二加工終點EpB之偏心形狀。
圖9模式性例示於車床1為主軸固定型時之車床1之電性電路之構成。圖9所示之主軸固定型之車床1與圖2所示之主軸移動型之車床1相比，無正面主軸台驅動部18，而於刀具台驅動部31追加有Z軸驅動部34。Z軸驅動部34根據來自NC裝置70之指令使刀具台30沿Z軸移動。因此，刀具台驅動部31使刀具台30沿X軸、Y軸、及Z軸移動。該情形時，NC裝置70只要控制為使工具TO1配合工件W1之旋轉而沿X軸及Y軸移動，並控制為於在Z軸上使主軸11與刀具台30之相對位置關係配合工件W1之旋轉而振動之情形時，使工具TO1配合工件W1之旋轉而沿Z軸振動即可。藉此，主軸固定型之車床1亦可於工件W1形成偏心形狀。
(7)總結： 如以上所說明般，根據本發明，可提供藉由各種態様，提高偏心形狀之加工之自由度之技術等。當然，即便以僅包含獨立技術方案之構成要件之技術，亦可獲得上述之基本之作用、效果。 又，亦可實施將上述之例中所揭示之各構成相互置換或變更組合之構成、將周知技術及上述之例中所揭示之各構成相互置換或變更組合之構成等。本發明亦包含該等構成等。
1:車床(工具機之例) 8:供材機 10:主軸台 11:主軸 12:固持部 13:主軸台驅動部 14:導引套管 15:正面主軸台 16:正面主軸 16a:前端 16b:後端 16c:正面主軸旋轉驅動部 16h:貫通孔 17:固持部 17a:固持用致動器 18:正面主軸台驅動部 20:背面主軸台 21:背面主軸 21a:前端 21c:背面主軸旋轉驅動部 22:固持部 22a:固持用致動器 23:背面主軸台驅動部 25:支持台 26:安裝孔 30:刀具台 31:刀具台驅動部 32:X軸驅動部 33:Y軸驅動部 70:NC裝置(控制部之例) 71:CPU 72:ROM 73:RAM 74:時鐘電路 75:I/F 80:操作部 81:輸入部 82:顯示部 An,An+1:點 AX0,AX1,AX2:主軸中心線 AX3:偏心軸 Bn,Bn+1:點 C:軸 C1:假想圓 D81:上方向 D82:下方向 D83:左方向 D84:右方向 DR:驅動部 EpA:第一加工終點 EpAx:X座標 EpAz:Z座標 EpB:第二加工終點 EpBx:X座標 EpBz:Z座標 EpD:直徑 EpD/2:半徑 EpE:偏心量 EpO:中心終點 N:分割數 PR1:控制程式 PR2:加工程式 R1,R2:旋轉方向 Reso:分辨力 RevC:旋轉次數 S102,S104,S106,S108,S110,S112,S114:步驟 SpA:第一加工開始點 SpAx:X座標 SpAz:Z座標 SpB:第二加工開始點 SpBx:X座標 SpBz:Z座標 SpD:直徑 SpD/2:半徑 SpE:偏心量 SpO:中心始點 ST1:第一步驟 ST2:第二步驟 ST3:第三步驟 TO1:工具 TOt:刀尖 W1:工件 W1p:突起(偏心形狀之例) WpC:圓弧中心 WpD:直徑 WpD/2:半徑 WpE:偏心量 WpO:加工中途中心點 WpRc:圓弧中心之X座標 WpRr:圓弧半徑 Zan,Zbn,Znc:Z座標/Z位置 Zan+1,Zbn+1:Z座標 ZdA,ZdB:Z軸方向之移動量 Zpt:進給間距
圖1係模式性顯示工具機之構成例之前視圖。 圖2係模式性顯示工具機之電性電路之構成例之方塊圖。 圖3係模式性顯示於工件形成錐形狀之偏心形狀之例之圖。 圖4係模式性顯示工具於X-Y平面中配合工件之旋轉而移動之例之圖。 圖5係模式性顯示於工件形成以不平行於主軸中心線之偏心軸為中心之錐形狀之偏心形狀之例之圖。 圖6係模式性顯示於工件形成加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之錐形狀之偏心形狀之例之圖。 圖7係模式性顯示於在工件形成加工開始部及加工結束部自X-Y平面傾斜之錐形狀之偏心形狀時決定工具之相對位置之例之圖。 圖8係模式性顯示偏心加工處理之例之流程圖。 圖9係模式性顯示工具機之電性電路之變化例之方塊圖。
S102,S104,S106,S108,S110,S112,S114:步驟
ST1:第一步驟
ST2:第二步驟
ST3:第三步驟

Claims (7)

  1. 一種工具機，其具備： 主軸，其以主軸中心線為中心與工件一起旋轉； 刀具台，其安裝有加工上述工件之工具； 驅動部，其使上述主軸與上述刀具台之相對位置關係變化；及 控制部，其以於上述工件上形成以偏離上述主軸中心線之偏心軸為中心之偏心形狀之方式，控制藉由上述驅動部所形成之上述相對位置關係；且 上述控制部進行以下控制： 取得以上述主軸中心線為中心之上述工件之基準相位中之上述偏心形狀之第一加工開始點之座標、與上述基準相位相差180°之逆相位中之上述偏心形狀之第二加工開始點之座標、上述基準相位中之上述偏心形狀之第一加工終點之座標、及上述逆相位中之上述偏心形狀之第二加工終點之座標； 以將通過上述第一加工開始點與上述第二加工開始點之間之中心始點、及上述第一加工終點與上述第二加工終點之間之中心終點之上述偏心軸作為中心形成上述偏心形狀之方式，至少基於上述第一加工開始點之座標、上述第二加工開始點之座標、上述第一加工終點之座標、及上述第二加工終點之座標，決定上述工具之配合上述工件之旋轉之移動路徑；且 根據上述移動路徑使上述工具配合上述工件之旋轉而移動。
  2. 如請求項1之工具機，其中上述控制部進行： 基於上述第一加工開始點之座標與上述第二加工開始點之座標，求出與上述主軸中心線正交之方向上之上述偏心形狀之徑(SpD)； 基於上述第一加工終點之座標與上述第二加工終點之座標，求出與上述主軸中心線正交之方向上之上述偏心形狀之徑(EpD)； 根據上述徑(SpD)及上述徑(EpD)，進行上述偏心軸上位於上述中心始點與上述中心終點之間之加工中途中心點處之徑(WpD)之插補；且 基於上述徑(WpD)，將上述工具之移動路徑決定為沿著以偏離上述主軸中心線之圓弧中心為中心之假想圓弧之圓周的路徑。
  3. 如請求項1或2之工具機，其中上述控制部進行： 基於上述第一加工開始點之座標與上述第二加工開始點之座標，求出上述中心始點相對於上述主軸中心線之偏心量(SpE)； 基於上述第一加工終點之座標與上述第二加工終點之座標，求出上述中心終點相對於上述主軸中心線之偏心量(EpE)； 將於上述偏心軸上上述中心始點與上述中心終點之間之點作為加工中途中心點，根據上述偏心量(SpE)及上述偏心量(EpE)進行上述加工中途中心點相對於上述主軸中心線之偏心量(WpE)之插補；且 將上述工具之移動路徑決定為沿大小與上述偏心量(WpE)相應之假想圓弧之圓周之路徑。
  4. 如請求項1至3中任一項之工具機，其中上述控制部進行： 包含沿上述主軸中心線之Z軸之座標即Z座標在內，取得上述第一加工開始點之座標、上述第二加工開始點之座標、上述第一加工終點之座標、及上述第二加工終點之座標；且 以如下方式控制藉由上述驅動部所形成之上述相對位置關係，即，於上述工件以上述主軸中心線為中心每旋轉1圈時，於連結上述第一加工開始點與上述第一加工終點之第一外形線上，上述相對位置關係之Z座標每次變化以分割數N除上述第一加工開始點與上述第一加工終點之Z座標之差而得之值，且於連結上述第二加工開始點與上述第二加工終點之第二外形線上，上述相對位置關係之Z座標每次變化以上述分割數N除上述第二加工開始點與上述第二加工終點之Z座標之差而得之值。
  5. 如請求項1至4中任一項之工具機，其中 設為互相正交之X軸及Y軸與沿上述主軸中心線之Z軸正交； 上述驅動部具備使上述刀具台沿X軸及Y軸移動之刀具台驅動部、與使上述主軸沿Z軸移動之主軸台驅動部； 上述控制部於使上述工具配合上述工件之旋轉而沿X軸及Y軸移動，並使上述相對位置關係配合上述工件之旋轉而於Z軸上振動之情形時，使上述工件配合該工件之旋轉而沿Z軸振動。
  6. 如請求項1至4中任一項之工具機，其中 設為互相正交之X軸及Y軸與沿上述主軸中心線之Z軸正交； 上述驅動部使上述刀具台沿X軸、Y軸、及Z軸移動； 上述控制部於使上述工具配合上述工件之旋轉而沿X軸及Y軸移動，並使上述相對位置關係配合上述工件之旋轉而於Z軸上振動之情形時，使上述工具配合上述工件之旋轉而沿Z軸振動。
  7. 一種工具移動路徑決定方法，其為用於工具機之工具移動路徑決定方法，上述工具機具備以主軸中心線為中心與工件一起旋轉之主軸、及安裝有加工上述工件之工具之刀具台，且以於上述工件形成以偏離上述主軸中心線之偏心軸為中心之偏心形狀之方式，使上述主軸與上述刀具台之相對位置關係變化，且上述工具移動路徑決定方法包含： 第一步驟，其取得以上述主軸中心線為中心之上述工件之基準相位中之上述偏心形狀之第一加工開始點之座標、與上述基準相位相差180°之逆相位中之上述偏心形狀之第二加工開始點之座標、上述基準相位中之上述偏心形狀之第一加工終點之座標、及上述逆相位中之上述偏心形狀之第二加工終點之座標；及 第二步驟，其以將通過上述第一加工開始點與上述第二加工開始點之間之中心始點、及上述第一加工終點與上述第二加工終點之間之中心終點之上述偏心軸作為中心形成上述偏心形狀之方式，至少基於上述第一加工開始點之座標、上述第二加工開始點之座標、上述第一加工終點之座標、及上述第二加工終點之座標，決定上述工具之配合上述工件之旋轉之移動路徑。
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