TWI661892B - 工作機械之控制裝置及具備此控制裝置之工作機械 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可基於使用者所設定之條件，使切削工具一面進行沿著加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利地進行工件之切削加工的工作機械及其控制裝置。
本發明之工作機械(100)及其控制裝置(C)係藉由設置設定手段(C1、C2)及修正手段(C1)，而利用修正手段(C1)修正由設定手段(C1、C2)設定之參數值，從而使工件之加工執行，該設定手段(C1、C2)係將執行工件W之加工時之相對旋轉之轉速、相對旋轉之每旋轉1周之往返振動之振動數、及基於可進行控制裝置(C)之動作指令之週期之振動頻率作為參數，設定至少1個參數值，該修正手段(C1)係將未設定之參數規定為特定值，並基於該參數值，修正由設定手段(C1、C2)設定之參數值。

Description

工作機械之控制裝置及具備此控制裝置之工作機械
本發明係關於一種一面依序分斷切削加工時之切屑一面進行工件加工之工作機械之控制裝置及具備此控制裝置之工作機械。
習知，已知有如下一種工作機械，該工作機械具備：工件保持手段，其保持工件；刀架，其保持對上述工件進行切削加工之切削工具；進給手段，其藉由上述工件保持手段與上述刀架之相對移動，使上述切削工具相對於上述工件沿特定之加工進給方向進行進給動作；振動手段，其以上述切削工具一面沿上述加工進給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給之方式，使上述工件保持手段與上述刀架相對地振動；及旋轉手段，其使上述工件與上述切削工具相對地旋轉(例如參照專利文獻1)。
該工作機械之控制裝置對上述旋轉手段、上述進給手段、及上述振動手段進行驅動控制，藉由上述工件與上述切削工具之相對旋轉、及伴隨著上述切削工具相對於上述工件之沿上述加工進給方向之上述往返振動的進給動作而使上述工作機械執行上述工件之加工。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利5033929號公報(參照段落0049)
於習知之工作機械中，控制裝置之動作指令僅能以特定之週期進行。
因此，使上述工件保持手段與上述刀架相對地振動之振動頻率成為基於可進行上述控制裝置之動作指令之週期的有限之值。
然而，習知之工作機械有如下問題：由於未考慮上述振動頻率，故而存在無法於使用者所期望之上述相對旋轉之轉速及工件每旋轉1周之切削工具相對於工件之振動數之條件下進行上述往返振動之情形。
因此，本發明係解決如上所述之習知技術之問題者，即，本發明之目的在於提供一種可基於使用者所設定之條件，使切削工具一面進行沿著加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利地進行工件之切削加工的工作機械之控制裝置及具備此控制裝置之工作機械。
本請求項1之工作機械之控制裝置係設置於具備保持工件之工件保持手段、及保持對上述工件進行切削加工之切削工具之刀架的工作機械，且對如下手段進行驅動控制：進給手段，其藉由上述工件保持手段與上述刀架之相對移動，使上述切削工具相對於上述工件沿特定之加工進給方向進行進給動作；振動手段，其以上述切削工具一面沿上述加工進 給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給之方式，使上述工件保持手段與上述刀架相對地振動；及旋轉手段，其使上述工件與上述切削工具相對地旋轉；藉由上述工件與上述切削工具之相對旋轉、及伴隨著上述切削工具相對於上述工件之沿上述加工進給方向之上述往返振動之進給動作，使上述工作機械執行上述工件之加工，且該工作機械之控制裝置設置有設定手段及修正手段，藉此，解決上述課題，該設定手段係將執行上述工件之加工時之上述相對旋轉之轉速、上述相對旋轉之每旋轉1周之上述往返振動之振動數、及基於可進行上述控制裝置之動作指令之週期之振動頻率作為參數，設定至少1個參數值，該修正手段係將未設定之參數規定為特定值，並基於該參數值修正由上述設定手段設定之參數值。
本請求項2之工作機械之控制裝置係除請求項1所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還將上述振動手段設為如下構成，即，以去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複之方式，使上述工件保持手段與上述刀架相對地往返振動，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項3之工作機械之控制裝置係除請求項1所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述修正手段利用基於上述振動頻率之常數，以上述轉速與上述振動數成反比例之方式，將未設定之參數規定為特定值，並且修正已設定之參數值，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項4之工作機械之控制裝置係除請求項1所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，將由上述設定手 段設定之參數設為上述轉速，上述修正手段將上述振動數規定為預先規定之多個特定值，將上述振動頻率規定為上述控制裝置固有地具備之特定值，基於各振動數之值及所規定之振動頻率，修正由上述設定手段設定之上述轉速之值，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項5之工作機械之控制裝置係除請求項1所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，將由上述設定手段設定之參數設為上述轉速及上述振動數，上述修正手段將所設定之上述轉速與上述振動數修正為基於上述振動頻率規定之上述轉速與上述振動數之值，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項6之工作機械之控制裝置係除請求項4所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述設定手段基於預先規定之圓周速率與上述工件之直徑算出上述轉速而進行設定，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項7之工作機械之控制裝置係除請求項5所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述設定手段將上述振動數設定為每振動1次之上述轉數，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項8之工作機械之控制裝置係除請求項5所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述設定手段讀入作為引數記載於上述工作機械之加工程式之程式塊之振動數，並設定為上述振動數，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項9之工作機械之控制裝置係除請求項4所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述修正手段以 基於上述振動數、上述振動頻率及上述轉速所對應之表，將所設定之上述轉速修正為上述表內之轉速之值之方式構成，且根據經修正之上述轉速、與該轉速對應之上述表內之上述振動數及上述振動頻率，而使上述工件之加工執行，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項10之工作機械之控制裝置係除請求項9所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述修正手段按照上述表內之上述振動數由高至低之順序及上述振動頻率由高至低之順序規定所要修正之轉速，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項11之工作機械之控制裝置係除請求項1所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還設置振幅設定手段，該振幅設定手段係與上述切削工具相對於上述工件之進給量成比例地設定上述往返振動之振幅，且以去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複之方式，使上述振幅設定手段與上述振動手段相互關聯，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項12之工作機械之控制裝置係除請求項11所記載之工作機械之控制裝置之構成以外，還以如下方式構成，即，上述振幅設定手段讀入作為引數記載於上述工作機械之加工程式之程式塊的上述振幅相對於上述進給量之比率，算出上述振幅而進行設定，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項13之工作機械係藉由具備如請求項1之控制裝置而解決上述課題。
本請求項14之工作機械係除請求項13所記載之工作機械之 構成以外，還將保持上述工件之主軸作為上述工件保持手段，且該工作機械具備使上述主軸沿軸線方向移動之主軸移動機構、及使上述刀架相對於主軸移動之刀架移動機構，上述進給手段由上述主軸移動機構與上述刀架移動機構構成，藉由上述主軸移動機構與上述刀架移動機構之協動，而使上述切削工具對上述工件進行加工進給動作，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項15之工作機械係除請求項13所記載之工作機械之構成以外，還將保持上述工件之主軸作為上述工件保持手段，上述主軸係固定地設置於工作機械側，且該工作機械具備使上述刀架朝多個方向移動之刀架移動機構，上述進給手段由上述刀架移動機構構成，藉由使上述刀架相對於被定位於進給加工方向之主軸沿進給加工方向移動，而使上述切削工具對於上述工件進行加工進給動作，藉此，進一步解決上述課題。
本請求項16之工作機械係除請求項13所記載之工作機械之構成以外，還使上述刀架固定地設置於工作機械側，將保持上述工件之主軸作為上述工件保持手段，且該工作機械具備使上述主軸朝多個方向移動之主軸移動機構，上述進給手段由上述主軸移動機構構成，藉由使上述主軸相對於被定位於進給加工方向之上述刀架沿進給加工方向移動，而使上述切削工具對上述工件進行加工進給動作，藉此，進一步解決上述課題。
本發明之工作機械之控制裝置可藉由修正手段將由設定手段設定之參數值修正為該參數值之近似值，而使工件之加工執行，藉此，可於與由設定手段設定之條件相對接近之條件下，使切削工具一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而使工作機 械一面分斷切屑一面順利地進行工件之切削加工。
藉此，可於相對接近於使用者所期望之參數值之條件下執行工件之加工。
進而，由於振幅設定手段與振動手段相互關聯而使去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複，故而即便於進給量增大之情形時，亦可使振幅增大而設為適當之振幅，從而確實地分斷切屑。
又，本發明之工作機械可藉由上述工作機械之控制裝置一面分斷切屑一面順利地進行工件之切削加工。
100‧‧‧工作機械
110‧‧‧主軸
110A‧‧‧主軸台
120‧‧‧夾頭
130‧‧‧切削工具
130A‧‧‧切削工具台
150‧‧‧X軸方向進給機構
151‧‧‧基座
152‧‧‧X軸方向導軌
153‧‧‧X軸方向進給台
154‧‧‧X軸方向導件
155‧‧‧線性伺服馬達
155a‧‧‧可動子
155b‧‧‧固定子
160‧‧‧Z軸方向進給機構
161‧‧‧基座
162‧‧‧Z軸方向導軌
163‧‧‧Z軸方向進給台
164‧‧‧Z軸方向導件
165‧‧‧線性伺服馬達
165a‧‧‧可動子
165b‧‧‧固定子
C‧‧‧控制裝置
C1‧‧‧控制部
C2‧‧‧數值設定部
W‧‧‧工件
圖1係表示本發明之第1實施例之工作機械之概略的圖。
圖2係表示本發明之第1實施例之切削工具與工件之關係的概略圖。
圖3係表示本發明之第1實施例之切削工具之往返振動及位置的圖。
圖4係表示本發明之第1實施例之主軸第n次旋轉、第n+1次旋轉、第n+2次旋轉之關係的圖。
圖5係表示本發明之第1實施例之振動數、轉速及振動頻率之關係的圖。
圖6A係對本發明之第3實施例之適當之進給量與振幅之關係進行說明之圖。
圖6B係對本發明之第3實施例之適當之進給量與振幅之關係進行說明之圖。
圖6C係對本發明之第3實施例之適當之進給量與振幅之關係進行說明 之圖。
表1係表示本發明之第1實施例之指令週期與振動頻率之關係的表。
表2係本發明之第2實施例之與振動數及振動頻率對應之轉速的表。
表3係表示本發明之第3實施例之加工程式之一部分之表。
本發明只要為如下者，則其具體之實施態樣為任意者均可，即，一種工作機械之控制裝置，其設置於具備保持工件之工件保持手段、及保持對工件進行切削加工之切削工具之刀架的工作機械，且對如下手段進行驅動控制：進給手段，其藉由工件保持手段與刀架之相對移動，使切削工具相對於工件沿特定之加工進給方向進行進給動作；振動手段，其以切削工具一面沿加工進給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給之方式，使工件保持手段與刀架相對地振動；及旋轉手段，其使工件與切削工具相對地旋轉；藉由工件與切削工具之相對旋轉、及伴隨著切削工具相對於工件之沿加工進給方向之往返振動的進給動作，使工作機械執行工件之加工，且該工作機械之控制裝置設置有：設定手段，其將執行工件之加工時之相對旋轉之轉速、相對旋轉之每旋轉1周之往返振動之振動數、及基於可進行控制裝置之動作指令之週期之振動頻率作為參數，設定至少1個參數值；及修正手段，其將未設定之參數規定為特定值，並基於該參數值修正由設定手段設定之參數值，藉此，利用修正手段修正由設定手段設定之參數值，而使工件之加工執行，藉此，於與由設定手段設定之條件相對接近之條件下，使切削工具一面進行沿著加工進給方向之往返振動一面沿 加工進給方向進給，從而使工作機械一面分斷切屑一面順利地進行工件之切削加工。
[實施例1]
圖1係表示本發明之第1實施例之具備控制裝置C之工作機械100之概略的圖。
工作機械100具備主軸110及切削工具台130A。
於主軸110之前端設置有夾頭120。
經由夾頭120將工件W保持於主軸110，主軸110構成為保持工件之工件保持手段。
主軸110係以藉由未圖示之主軸馬達之動力而被旋轉驅動之方式支持於主軸台110A。
作為上述主軸馬達，考慮於主軸台110A內形成於主軸台110A與主軸110之間之習知公知之內裝馬達等。
主軸台110A係藉由Z軸方向進給機構160而沿成為主軸110之軸線方向之Z軸方向移動自如地搭載於工作機械100之底座側。
主軸110經由主軸台110A並藉由Z軸方向進給機構160而於上述Z軸方向移動。
Z軸方向進給機構160構成使主軸110於Z軸方向移動之主軸移動機構。
Z軸方向進給機構160具備與上述底座等Z軸方向進給機構160之固定側為一體之基座161、及設置於基座161之沿Z軸方向延伸之Z軸方向導軌162。
於Z軸方向導軌162，經由Z軸方向導件164而滑動自如地支持有Z軸 方向進給台163。
於Z軸方向進給台163側設置有線性伺服馬達165之可動子165a，於基座161側設置有線性伺服馬達165之固定子165b。
於Z軸方向進給台163搭載主軸台110A，藉由線性伺服馬達165之驅動而沿Z軸方向移動驅動Z軸方向進給台163。
主軸台110A藉由Z軸方向進給台163之移動而沿Z軸方向移動，從而主軸110沿Z軸方向移動。
於切削工具台130A安裝有對工件W進行車削加工之車刀等切削工具130。
切削工具台130A構成保持切削工具之刀架。
切削工具台130A係藉由X軸方向進給機構150及未圖示之Y軸方向進給機構而沿與上述Z軸方向正交之X軸方向、以及與上述Z軸方向及X軸方向正交之Y軸方向移動自如地設置於工作機械100之底座側。
由X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構構成使切削工具台130A相對於主軸110沿上述X軸方向及Y軸方向移動之刀架移動機構。
X軸方向進給機構150具備與X軸方向進給機構150之固定側為一體之基座151、及設置於基座151之沿X軸方向延伸之X軸方向導軌152。
於X軸方向導軌152，經由X軸方向導件154而滑動自如地支持有X軸方向進給台153。
於X軸方向進給台153側設置有線性伺服馬達155之可動子155a，於基座151側設置有線性伺服馬達155之固定子155b。
藉由線性伺服馬達155之驅動而沿X軸方向移動驅動X軸方向進給台153。
再者，Y軸方向進給機構係將X軸方向進給機構150配置於Y軸方向而成者，與X軸方向進給機構150為相同之構造，因此省略關於圖示及構造之詳細說明。
於圖1中，經由未圖示之Y軸方向進給機構將X軸方向進給機構150搭載於上述底座側，且於X軸方向進給台153搭載有切削工具台130A。
切削工具台130A藉由X軸方向進給台153之移動驅動而沿X軸方向移動，Y軸方向進給機構藉由相對於Y軸方向進行與X軸方向進給機構150相同之動作，而沿Y軸方向移動。
再者，亦可經由X軸方向進給機構150將未圖示之Y軸方向進給機構搭載於上述底座側，且於Y軸方向進給機構側搭載切削工具台130A，由於藉由Y軸方向進給機構與X軸方向進給機構150使切削工具台130A沿X軸方向及Y軸方向移動之構造係習知公知，故而省略詳細之說明及圖示。
上述刀架移動機構(X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構)與上述主軸移動機構(Z軸方向進給機構160)協動，藉由利用X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構實現之切削工具台130A向X軸方向與Y軸方向之移動、及利用Z軸方向進給機構160實現之主軸台110A(主軸110)向Z軸方向之移動，從而安裝於切削工具台130A之切削工具130相對於工件W相對地沿任意之加工進給方向進給。
利用由上述主軸移動機構(Z軸方向進給機構160)與上述刀架移動機構(X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構)構成之進給手段，使切削工具130相對於工件W相對地沿任意之加工進給方向進給，藉此，如圖2所示，工件W被上述切削工具130切削加工成任意之形狀。
再者，於本實施形態中，構成為使主軸台110A與切削工具台130A之兩者移動，但亦可將主軸台110A以不向工作機械100之底座側移動之方式固定，且將刀架移動機構構成為使切削工具台130A沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動。
於此情形時，上述進給手段由使切削工具台130A沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動之刀架移動機構構成，使切削工具台130A相對於被固定地定位且被旋轉驅動之主軸110移動，藉此，可使上述切削工具130對工件W進行加工進給動作。
又，亦可將切削工具台130A以不向工作機械100之底座側移動之方式固定，且將主軸移動機構構成為使主軸台110A沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動。
於此情形時，上述進給手段由使主軸台110A沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動之主軸台移動機構構成，使主軸台110A相對於被固定地定位之切削工具台130A移動，藉此，可使上述切削工具130對工件W進行加工進給動作。
再者，於本實施形態中，X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構、Z軸方向進給機構160係構成為由線性伺服馬達驅動，但亦可設為利用習知公知之滾珠螺桿與伺服馬達進行之驅動等。
於本實施形態中，使工件W與切削工具130相對地旋轉之旋轉手段係由上述內裝馬達等上述主軸馬達構成，工件W與切削工具130之相對旋轉係藉由主軸110之旋轉驅動而進行。
於本實施例中，設為使工件W相對於切削工具130旋轉之構成，但亦可設為使切削工具130相對於工件W旋轉之構成。
於此情形時，考慮鑽孔器等旋轉工具作為切削工具130。
主軸110之旋轉、Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構係由控制裝置C所具有之控制部C1進行驅動控制。
控制部C1被預先設定為以如下方式進行控制，即，將各進給機構作為振動手段，一面使其等沿各自對應之移動方向進行往返振動，一面使主軸台110A或切削工具台130A沿各自之方向移動。
各進給機構藉由控制部C1之控制，而如圖3所示般，使主軸110或切削工具台130A於1次往返振動中以特定之前進量進行前進(去向移動)移動後以特定之後退量進行後退(來向移動)移動，從而以其差之行進量向各移動方向移動，協動地使上述切削工具130相對於工件W沿上述加工進給方向進給。
工作機械100藉由Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構，使切削工具130一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動，一面將主軸旋轉1周、即自主軸相位0度變為360度時之上述行進量之合計作為進給量而沿加工進給方向進給，藉此，進行工件W之加工。
於在工件W旋轉之狀態下，主軸台110A(主軸110)或切 削工具台130A(切削工具130)一面往返振動一面移動，而藉由切削工具130將工件W之外形切削加工成特定形狀之情形時，工件W之周面如圖4所示般被切削成正弦曲線狀。
再者，於通過正弦曲線狀之波形之谷之假想線(單點鏈線)中，自主軸相位0度變為360度時之位置之變化量表示上述進給量。
如圖4所示，以工件W每旋轉1周之主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A之振動數N為3.5次(振動數N=3.5)為例進行說明。
於此情形時，藉由主軸110之第n次旋轉(n為1以上之整數)與第n+1次旋轉之切削工具130而被車削之工件W周面形狀之相位於主軸相位方向(曲線圖之橫軸方向)上發生偏移。
因此，第n+1次旋轉之上述相位之谷之最低點(成為藉由切削工具130於進給方向上切削最深之點的虛線波形曲線之峰之頂點)之位置相對於第n次旋轉之上述相位之谷之最低點(實線波形曲線之峰之頂點)之位置，於主軸相位方向上發生偏移。
藉此，切削工具130之去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分局部重複，工件W周面之第n+1次旋轉之切削部分包含第n次旋轉時已切削過之部分，於該部分，在切削中切削工具130產生不對工件W進行任何切削而進行空削之所謂空振動作。
於切削加工時自工件W產生之切屑藉由上述空振動作而依序被分斷。
工作機械100可藉由切削工具130之沿著切削進給方向之上述往返振動而一面分斷切屑一面順利地進行工件W之外形切削加工等。
於藉由切削工具130之上述往返振動而依序分斷切屑之情 形時，只要工件W周面之第n+1次旋轉之切削部分包含第n次旋轉時已切削過之部分即可。
換言之，只要工件周面之第n+1次旋轉中之來向移動時之切削工具之軌跡到達至工件周面之第n次旋轉中之切削工具之軌跡即可。
只要第n+1次旋轉與第n次旋轉之工件W上之被切削工具130車削之形狀之相位不一致(並非相同相位)即可，並非必須進行180度反轉。
例如振動數N可設為1.1或1.25、2.6、3.75等。
亦可設定為工件W旋轉1周時進行少於1次之振動(0<振動數N<1.0)。
於此情形時，相對於1次振動，主軸110旋轉1周以上。
振動次數N亦可設定為每振動1次之主軸110之轉數。
於工作機械100中，控制部C1之動作指令係以特定之指令週期進行。
主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A(切削工具130)之往返振動能以基於上述指令週期之特定頻率進行動作。
例如，於可藉由控制部C1於1秒鐘內發送250次指令之工作機械100之情形時，控制部C1之動作指令係以1÷250=4(ms)週期(基準週期)進行。
上述指令週期係基於上述基準週期而規定，一般而言成為上述基準週期之整數倍。
能以與上述指令週期之值對應之頻率執行往返振動。
如表1所示，例如若將上述基準週期(4(ms))之4倍之16(ms)設 為指令週期，則每16(ms)執行去向移動與來向移動，從而可使主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A(切削工具130)以1÷(0.004×4)=62.5(Hz)進行往返振動。
此外，可使主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A(切削工具130)僅以1÷(0.004×5)=50(Hz)、1÷(0.004×6)=41.666(Hz)、1÷(0.004×7)=35.714(Hz)、1÷(0.004×8)=31.25(Hz)等多個特定之不連續之頻率進行往返振動。
主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A(切削工具130)之往返振動之頻率(振動頻率)f(Hz)規定為選自上述頻率之值。
再者，藉由控制裝置C(控制部C1)，能以上述基準週期(4ms)之整數倍以外之倍數設定指令週期。
於此情形時，可將與該指令週期對應之頻率設為振動頻率。
於使主軸台110A(主軸110)或切削工具台130A(切削工具130)往返振動之情形時，若將主軸110之轉速設為S(r/min)，則振動數N規定為N=f×60/S。
如圖5所示，轉速S與振動數N係將振動頻率f設為常數而成反比例。
振動頻率f取得越高，又，使振動數N越小，則主軸110能夠越高速地旋轉。
本實施例之工作機械100構成為，可將轉速S、振動數N及振動頻率f作為參數，由使用者經由數值設定部C2等將3個參數中之轉速S與振動數N之2個設定於控制部C1。
對控制部C1設定轉速S或振動數N除了可將轉速S或振動數N之值 作為參數值輸入至控制部C1以外，例如還可將轉速S或振動數N之值記載於加工程式而設定，或於程式塊(程式之1列)中將振動數N作為引數而設定。
尤其是若以可將振動數N於加工程式之程式塊中作為引數而設定之方式構成設定手段，則一般而言藉由記載於加工程式上之主軸110之轉速S、及程式塊中之作為引數記載之振動數N，使用者可根據加工程式而容易地設定轉速S及振動數N。
再者，利用上述設定手段進行之設定既可為藉由程式者，亦可為使用者經由數值設定部C2而設定者。
又，亦可構成為能夠經由加工程式等設定輸入圓周速率與工件直徑，基於上述圓周速率與工件直徑算出轉速S而進行設定。
藉由以基於經由加工程式等設定輸入之圓周速率與工件直徑而算出轉速S之方式構成上述設定手段，使用者可對應於根據工件W之材質或者切削工具130之種類或形狀、材質等而規定之圓周速率，無需考慮而容易地設定轉速S。
控制部C1以如下方式進行控制，即，基於所設定之轉速S與振動數N，以使主軸110以該轉速S旋轉，且切削工具130以該振動數N一面沿上述加工進給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給之方式，使主軸台110A或切削工具台130A一面往返振動一面移動。
但是，轉速S與振動數N係如上所述般基於振動頻率f而規定，因此，控制部C1具備基於振動頻率f修正所設定之轉速S與振動數N之修正手段。
修正手段可構成為，將振動頻率f設定為具有與基於N=60f/S且根據所設定之振動數N與轉速S而算出之值接近之值者，根據所設定之振動頻率f，將振動數N與轉速S修正為與分別設定之值接近之值。
例如，由使用者設定為S=3000(r/min)、N=1.5。
於此情形時，根據S=3000(r/min)、N=1.5，振動頻率之值成為75(Hz)，因此，修正手段例如設定為振動頻率f=62.5(Hz)。
修正手段基於所設定之振動頻率(62.5Hz)，例如維持著轉速S(3000(r/min))而修正為振動數N=1.25，或維持著振動數N(1.5)而修正為轉速S=2500(r/min)。
又，亦可設定為振動頻率f=50(Hz)，而修正轉速S=2400(r/min)、振動數N=1.25之兩者。
藉由利用修正手段對轉速S與振動數N進行之修正，而於基於由設定手段設定之振動數N與轉速S之條件下，工作機械100可藉由Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構，使切削工具130一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利地進行工件W之切削加工，視情形，亦能夠延長例如切削工具130之壽命。
藉此，可於與使用者所期望之轉速S及振動數N相對接近之條件下進行工件W之加工。
此時，亦可根據加工條件等，優先地修正轉速S或振動數N中之任一者，或對兩者進行修正，而變更修正條件。
再者，亦可構成為，藉由上述設定手段預先於使用者側設定所要使用 之振動頻率f，並根據所設定之振動頻率f修正振動數N或轉速S。
於此情形時，可將控制部C1設為特別穩定之控制狀態，使切削工具130一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利且穩定地進行工件W之外形切削加工。
另一方面，為了縮短加工之週期時間，較理想為將主軸110之旋轉儘可能地設定為高速。
為此，必須儘可能地提高振動頻率f，但就穩定控制等觀點而言，超出需要地較高地設定並不容易。
因此，可藉由儘可能地減小振動數N，而儘可能地增大轉速S。
此時，藉由以利用每振動1次之主軸110之轉速設定振動數N之方式構成上述設定手段，可容易地進行使轉速S上升之設定。
藉由將每振動1次之主軸110之轉數設定為1次以上，且將振動數N設定為大於0且未達1之數值，可使主軸110高速旋轉。
但是，由於被分斷之切屑之長度相對變長，故而振動數N必須設定為不對上述加工造成不良影響之程度。
再者，於本實施例中，構成為經由數值設定部C2等將3個參數中之振動數N或轉速S設定於控制部C1，但亦可將例如振動數N預先固定(無需預先輸入)，使用者僅設定轉速S作為3個參數中之1個，且根據該轉速S與振動數N設定振動頻率f，從而修正轉速S或振動數N。
[實施例2]
第2實施例係變更了第1實施例之參數之條件等者，由於較 多要素與第1實施例共通，故而對共通之事項省略詳細之說明，以下對不同之方面進行說明。
第2實施例之工作機械100構成為，由使用者將轉速S經由數值設定部C2等設定於控制部C1。
對控制部C1設定轉速S除了可將轉速S之值作為參數值輸入至控制部C1以外，例如還可將轉速S之值記載於加工程式而進行設定。
控制部C1以如下方式進行控制，即，基於所設定之轉速S使主軸110旋轉，且以使切削工具130一面沿上述加工進給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給之方式，使主軸台110A或切削工具台130A一面進行往返振動一面移動。
但是，轉速S與振動數N係如上所述般基於振動頻率f而規定，因此，本實施例之控制部C1之修正手段構成為基於振動頻率f修正所設定之轉速S。
如表2所示，本實施例之修正手段具有與主軸每旋轉1周之往返振動之振動數N1、N2、N3…及基於可進行動作指令之週期之振動頻率f1、f2、f3…對應之主軸110之轉速S11、S12、S13…、S21…、S31…之表。
上述修正手段構成為將由使用者設定之轉速S之值修正為上述表內之轉速S之值。
控制裝置C構成為使工件之加工以與該經修正之轉速對應之振動數及振動頻率執行。
表2所示之表係將振動數N設為N1=3.5、N2=2.5、N3=1.5、N4=0.5，將振動頻率f設為f1=62.5(Hz)、f2=50(Hz)、f3=41.666 (Hz)，將與各振動數N及各振動頻率f對應之主軸110之轉速S設為S11=1071.429(r/min)、S12=857.1429(r/min)、S13=714.2743(r/min)、S21=1500(r/min)、S31=2500(r/min)等而進行設定之例。
上述修正手段構成為，將由使用者設定之轉速S之值與表內之轉速之值進行比較，且修正為如與由使用者設定之轉速S之值的差成為特定範圍內(例如±50r/min範圍內)之表內之轉速之值。
於本實施例中構成為，利用上述修正手段對轉速S進行之修正係按照上述表內之振動數之值由高至低之順序及振動頻率之值由高至低之順序規定所要修正之轉速。
例如，設為由使用者將主軸110之轉速S設定為S=2500(r/min)。
於此情形時，自與對應於表內之振動數最高之值(N1=3.5)之列(S11、S12、S13…)之振動頻率較高之值(f1=62.5(Hz))對應之轉速之值(S11=1071.429(r/min))朝向與振動頻率較低之值(f2=50(Hz)，f3=41.666(Hz))對應之轉速之值(S12=857.1429(r/min)，S13=714.2743(r/min))，依序與S=2500(r/min)進行比較。
繼而，自與對應於第二高之值之振動數(N2=2.5)之列(S21、S22、S23…)中的振動頻率較高之值(f1=62.5(Hz))對應之轉速之值(S21=1500(r/min))朝向與振動頻率較低之值(f2=50(Hz)，f3=41.666(Hz))對應之轉速之值(S22=1200(r/min)，S23=999.984(r/min))，依序與S=2500(r/min)進行比較。
進而，繼而，雖然欲自與對應於第三高之值之振動數(N3=1.5)之列(S31、S32、S33…)中的振動頻率較高之值(f1=62.5(Hz))對應之轉速 之值(S31=2500(r/min))朝向與振動頻率較低之值(f2=50(Hz)，f3=41.666(Hz))對應之轉速之值(S32=2000(r/min)，S33=1666.64(r/min))，依序與S=2500(r/min)進行比較，但由於表內之S31=2500(r/min)與由使用者設定之值相同(差為特定範圍內)，故而上述修正手段將主軸110之轉速S設定為與使用者所設定之S=2500(r/min)相同之轉速S(該例中，結果未進行修正)。
控制部C1以上述表中與該轉速S31=2500(r/min)之值對應之振動數N=1.5及振動頻率f=62.5(Hz)使工件W之加工執行。
藉由利用修正手段對轉速S進行之修正，於基於由設定手段設定之轉速S之條件下，工作機械100可藉由Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構，使切削工具130一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利地進行工件W之切削加工。
此時，由於振動數N與振動頻率f係採用儘可能大的值，故而儘可能地於主軸110之轉速S較高之區域進行加工，因此，可使切屑之長度變短並且縮短加工時間而謀求最佳化。
又，由於採用儘可能高之振動頻率f，故而亦可減小機械振動對加工精度之不良影響。
再者，於相對於由使用者設定之轉速S之值，表內之特定轉速S11、S12、S13…之值之差均不在特定範圍內(例如±50r/min範圍內)時，上述修正手段可構成為將由使用者設定之轉速S之值修正為差最小之表內之特定轉速S11、S12、S13…之值。
藉此，可採用儘可能接近使用者所指定之轉速S之轉速S11、S12、S13…，而儘可能地反映使用者之設定。
[實施例3]
第3實施例由於較多要素與第1實施例及第2實施例共通，故而對共通之事項省略詳細之說明，以下對不同之方面進行說明。
第3實施例之工作機械100構成為，若與第1實施例或第2實施例同樣地由使用者將3個參數中之2個(轉速S與振動數N)、或1個(轉速S)設定於控制部C1，則可於與使用者所期望之轉速S及振動數N相對接近之條件、或基於所設定之轉速S之條件下，使切削工具130一面進行沿著上述加工進給方向之往返振動一面沿加工進給方向進給，從而一面分斷切屑一面順利地進行工件W之切削加工。
如圖6A所示，與圖4同樣地，主軸旋轉1周時，切削工具130振動3.5次，切削工具130之去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分局部重複，工件W周面之第n+1次旋轉之切削部分包含第n次旋轉時已切削過之部分，而於切削中產生有切削工具130之上述空振動作，於該狀態下，如圖6B所示，若僅增大進給量，則第2次旋轉之來向移動時之切削工具130之軌跡不會到達至第1次旋轉之切削工具130之軌跡，因此無法進行上述空振動作，而存在切屑未被分斷之情形。
再者，於圖6A至圖6C中，為了使說明易於理解，而以直線狀表現切削工具130之振動。
換言之，若僅使進給量逐漸增加，則上述切削工具130之去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分之重複部分逐漸變小，從而 去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分變得不再重複，因此無法進行上述空振動作，而產生切屑未被分斷之情形。
因此，於本實施例中，控制部C1具備振幅設定手段，該振幅設定手段與切削工具130相對於工件W之進給量成比例地設定上述往返振動之振幅。
振幅設定手段構成為，若由使用者經由數值設定部C2等將上述振幅相對於上述進給量之比率、即上述進給量與利用振動手段進行之往返振動之振幅的比率、且為上述振幅除以上述進給量所得之值作為振幅進給比率設定於控制部C1，則對切削加工時所設定之上述進給量乘以上述振幅進給比率而進行上述振幅之設定。
上述振幅設定手段與上述振動手段相互關聯，如圖6C所示，藉由利用修正手段對轉速S與振動數N進行之修正，設定基於由設定手段設定之振動數N與轉速S之條件下之切削工具130之沿著上述加工進給方向之往返振動、及與切削加工中所設定之進給量對應之振幅，藉此，控制部C1以如下方式控制上述振動手段，即，使工件W之第n+1次旋轉(n為1以上之整數)時之來向移動時之切削工具130之軌跡到達至工件W之第n次旋轉時之切削工具130之軌跡。
換言之，以去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複之方式進行控制。
藉此，可相對於由修正手段修正後之振動之條件，根據進給量設定振幅，藉由控制部C1之控制，振動手段使切削工具130以產生上述空振動作之方式振動，從而將切屑分斷。
於本實施例之工作機械100中，轉速S、振動數N、振幅進給比率之針對控制部C1之設定係除了可由使用者經由數值設定部C2將轉速S之值、振動數N之值、振幅進給比率之值作為參數值輸入至控制部C1以外，例如還可將轉速S之值或振動數N之值、振幅進給比率之值記載於加工程式而進行設定，或於程式塊(程式之1列)中將振動數N之值或振幅進給比率作為引數進行設定。
於如本發明般以於加工程式中利用G△△△ P○之命令指示振動切削加工之開始之方式構成控制部C1之情形時，例如，如表3所示，能以G△△△之命令中緊跟Q之值(引數Q)指定對控制部C1設定之振幅進給比率之值，以緊跟D之值(引數D)指定對控制部C1設定之振動數之值，上述振動切削加工係使切削工具130一面沿上述加工進給方向進行往返振動一面沿加工進給方向進給。
於設定振幅進給比率「1.5」之情形時，緊跟G△△△之後記載為「Q1.5」，於將振動數設定為「3.5」之情形時，緊跟G△△△之後將「D3.5」記載於加工程式，藉此，可對控制部C1設定振動數N與振幅進給比率。
再者，於表3之例中，以於加工程式中以G△△△ P0之命令指示振動切削加工之結束之方式構成控制部C1。
藉此，若以G△△△ P○之命令與G△△△ P0之命令之間所記載之例如使切削工具130直線移動之G1命令，將進給量設定為「0.015」作為緊跟F之值(引數F)，則振幅設定手段讀入振幅進給比率1.5，算出振幅0.015×1.5而進行設定。
再者，亦可設為如下構成：於控制裝置C側設置顯示器等 顯示手段，使該顯示手段顯示切削條件檢索畫面，使用者輸入材質或真圓度、表面粗糙度等作為切削加工條件，藉此，自預先設定之表(振動切削條件之資料庫)等中選擇地設定進給量或轉速S、振動數N、振幅進給比率、振動頻率等條件。
於本實施例中，如上述圖4或圖6A至圖6C般，控制部C1以使工件W之第n+1次旋轉(n為1以上之整數)之來向移動時之切削工具130之軌跡與工件W之第n次旋轉之切削工具130之軌跡交叉之方式進行控制，但亦可不交叉而僅使其到達。
換言之，去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分之重複亦包含去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分接觸之情形。
於去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分接觸之情形時，於振動1次時，來向移動時之切削加工部分理論上以「點」之形式包含於切削工具130之去向移動時之切削加工部分，於來向移動中切削工具130自工件W離開之所謂空振動作以「點」之形式產生，藉此，於切削加工時自工件W產生之切屑藉由上述空振動作(去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分接觸之點)而依序被分斷。

Claims (18)

  1. 一種工作機械之控制裝置，其設置於具備對工件進行切削加工之切削工具、使上述切削工具與上述工件相對地旋轉之旋轉手段、使上述切削工具與上述工件沿既定之加工進給方向進行進給動作之進給手段、使上述切削工具與上述工件相對地往返振動之振動手段的工作機械，且具有藉由上述工件與上述切削工具之相對旋轉、及伴隨著上述切削工具相對於上述工件之上述往返振動的進給動作，使上述工作機械執行上述工件之加工之控制部，其中，上述控制部基於起因於可進行動作指令之週期之振動頻率，規定執行上述工件之加工時之上述相對旋轉之轉速、及上述相對旋轉之每旋轉1周之上述往返振動之振動數。
  2. 如申請專利範圍第1項之工作機械之控制裝置，其中，將上述振動手段設為如下構成，即，沿著上述加工進給方向，使上述切削工具與上述工件相對地往返振動。
  3. 如申請專利範圍第2項之工作機械之控制裝置，其中，將上述振動手段設為如下構成，即，以去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複之方式，使上述切削工具與上述工件相對地往返振動。
  4. 如申請專利範圍第1項之工作機械之控制裝置，其中，上述工作機械之控制裝置設置有：設定手段，其將上述轉速、上述振動數、及上述振動頻率作為參數，對上述控制部設定上述參數之至少一個值，及修正手段，其將上述設定手段中未設定之參數值規定為既定值，並基於上述既定值，修正藉由上述設定手段所設定的參數值。
  5. 如申請專利範圍第4項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述修正手段利用基於上述振動頻率之常數，以上述轉速與上述振動數成反比例之方式，將未設定之參數規定為既定值，並且修正已設定之參數值。
  6. 如申請專利範圍第5項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，將由上述設定手段設定之參數設為上述轉速，上述修正手段將上述振動數規定為預先規定之複數個既定值，將上述振動頻率規定為上述控制裝置固有地具備之既定值，基於各振動數之值及所規定之振動頻率，修正由上述設定手段設定之上述轉速之值。
  7. 如申請專利範圍第5項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，將由上述設定手段設定之參數設為上述轉速與上述振動數，上述修正手段將所設定之上述轉速與上述振動數修正為基於上述振動頻率規定之上述轉速與上述振動數之值。
  8. 如申請專利範圍第7項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述設定手段將上述振動數設定為每振動1次之轉數。
  9. 如申請專利範圍第7項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述設定手段讀入作為引數記載於上述工作機械之加工程式之程式塊之振動數，並作為上述振動數而設定。
  10. 如申請專利範圍第6項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述設定手段基於預先規定之圓周速率與上述工件之直徑算出上述轉速而進行設定。
  11. 如申請專利範圍第6項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述修正手段基於上述振動數、上述振動頻率及上述轉速所對應之表，將所設定之上述轉速修正為上述表內之轉速之值，且根據經修正之上述轉速、與上述轉速對應之上述表內之上述振動數及上述振動頻率，使上述工件之加工執行。
  12. 如申請專利範圍第11項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述修正手段按照上述表內之上述振動數由高至低之順序及上述振動頻率由高至低之順序規定所要修正之轉速。
  13. 如申請專利範圍第1項之工作機械之控制裝置，其中，設置有振幅設定手段，上述振幅設定手段係與上述切削工具相對於上述工件之進給量成比例地設定上述往返振動之振幅；且以去向移動時之切削加工部分與來向移動時之切削加工部分重複之方式，使上述振幅設定手段與上述振動手段相互關聯。
  14. 如申請專利範圍第13項之工作機械之控制裝置，其中，其構成為，上述振幅設定手段讀入作為引數記載於上述工作機械之加工程式之程式塊的上述振幅相對於上述進給量之比率，算出上述振幅而進行設定。
  15. 一種工作機械，其具備如申請專利範圍第1項之控制裝置。
  16. 如申請專利範圍第15項之工作機械，其中，上述工作機械具備使保持上述工件之主軸沿軸線方向移動之主軸移動機構、及使保持上述切削工具之刀架相對於主軸移動之刀架移動機構，上述進給手段由上述主軸移動機構與上述刀架移動機構構成，藉由上述主軸移動機構與上述刀架移動機構之協動，而使上述切削工具對上述工件進行加工進給動作。
  17. 如申請專利範圍第15項之工作機械，其中，上述工作機械具備將保持上述工件之主軸固定地設置於工作機械側，且使保持上述切削工具之刀架朝複數個方向移動之刀架移動機構，上述進給手段由上述刀架移動機構構成，藉由使上述刀架相對於被定位於加工進給方向之主軸沿加工進給方向移動，而使上述切削工具對上述工件進行加工進給動作。
  18. 如申請專利範圍第15項之工作機械，其中，上述工作機械具備將保持上述切削工具之刀架固定地設置於工作機械側，且使保持上述工件之主軸朝複數個方向移動之主軸移動機構，上述進給手段由上述主軸移動機構構成，藉由使上述主軸相對於被定位於加工進給方向之上述刀架沿加工進給方向移動，而使上述切削工具對上述工件進行加工進給動作。
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