TWI808294B - 工具機的控制裝置以及工具機 - Google Patents

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Abstract

提供一種工具機的控制裝置及工具機，係可容易地進行伴隨對應於進給量之振動的切削加工。工具機的控制裝置具備控制工具與材料相對旋轉及進給動作之控制部，控制部係控制裝置，藉由將工具往材料之加工方向的去程進給移動以及往反加工方向的回送移動合成，以控制工具對材料一邊振動一邊進行切削加工。回送移動設定部係設定由使工具於加工方向移動之命令以及回送移動之命令組成的脈衝形訊號。去程進給設定部藉由基於回送移動設定部之往加工方向的移動與去程進給移動之合成移動，使工具到達該變化點。脈衝形訊號形成為具有反曲點之正弦波形，為了到達變化點之反曲點的相位係設定為與變化點之相位不同的值。

Description

工具機的控制裝置以及工具機
本發明係關於一種工具機的控制裝置以及工具機。
專利文獻1揭露一種振動切削加工技術，係具備使相對旋轉之工具及材料進給作動之進給手段，藉由將該工具對該材料之加工方向的去程進給移動以及往與該加工方向不同之反加工方向的回送移動合成，使該工具相對於該材料來回移動，在切削加工時可切斷切屑。
專利文獻1為日本特開昭48-52083號公報。
專利文獻1記載的振動切削加工係藉由該工具的來回移動，在該工具回到反加工方向時，考慮到該工具回到對應於預先設定之工具進給量的特定位置，會有不易進行伴隨該振動之切削加工的問題。
本發明鑑於上述問題，目的是提供一種工具機的控制裝置及工具機，係可容易地進行伴隨對應於進給量之振動的切削加工。
第一，本發明係一種工具機的控制裝置，具備使相對旋轉之工具及材料進給作動之進給手段以及控制該旋轉及該進給手段之動作的控制手段，該控制手段藉由將該工具對該材料之加工方向的去程進給移動以及往與該加工方向不同之反加工方向的回送移動合成，以控制該工具對該材料一邊振動一邊進行切削加工，該工具機的控制裝置並具備返回位置算出手段、去 程進給設定手段及回送移動設定手段，其中，該返回位置算出手段係基於相對該工具或該材料的一次旋轉所預先設定之振動次數以及進給量，算出一次振動完成時該工具的返回位置，該去程進給設定手段係基於變化點設定值來設定該去程進給移動，該變化點設定值設定由該加工方向至該反加工方向之變化點，使該工具到達所設定之該變化點，該回送移動設定手段係設定作為該回送移動之命令而被輸出之脈衝形訊號，以使一次振動完成時之該工具到達上述算出之返回位置，該回送移動設定手段係設定由使該工具於該加工方向移動之命令以及該回送移動之命令組成的脈衝形訊號，該去程進給設定手段藉由基於該回送移動設定手段之往該加工方向的移動與該去程進給移動之合成移動，使該工具到達該變化點，該脈衝形訊號形成為具有反曲點之正弦波形，為了到達該變化點之該反曲點的相位係設定為與該變化點之相位不同的值。
第二，該振動次數為1以上。
第三，該振動次數未滿1。
第四，本發明另包含一種工具機，具備上述任一項之工具機的控制裝置。
本發明可得到以下功效：(1)藉由去程進給移動及回送移動之合成移動，將切削工具伴隨該振動而進給。特別是藉由返回位置算出手段、去程進給設定手段及回送移動設定手段，可以對應於預先設定之進給量來自動設定切削工具的該振動，係可容易地進行伴隨對應於進給量之該振動的切削加工。可將脈衝形訊號設為正弦波形，係對於往加工方向之移動及回送移動兩種移動之命令。
(2)在材料或工具一次旋轉中，可以進行使工具或材料振動一次以上之振動切削。
(3)在工具或材料一次振動中，可以進行使材料或工具旋轉一次以上之振動切削。
(4)可以提供一種工具機，係可容易地進行伴隨對應於進給量之振動的切削加工。
100:工具機
110:主軸
110A:主軸台
120:夾頭
130:切削工具
130A:工具台
150:X軸方向進給機構
151:車台
152:X軸方向導引滑軌
153:X軸方向進給台
155:線性伺服馬達
155a:動子
155b:定子
160:Z軸方向進給機構
161:車台
162:Z軸方向導引滑軌
163:Z軸方向進給台
165:線性伺服馬達
165a:動子
165b:定子
180:控制裝置
181:控制部
182:數值設定部
183:記憶部
190:馬達控制部
191:返回位置算出部
192:去程進給設定部
193:回送移動設定部
〔第1圖〕本發明之一實施例的工具機概略圖。
〔第2圖〕控制裝置的構成圖。
〔第3圖〕說明切削工具的來回移動及位置之圖。
〔第4圖〕表示主軸第n次旋轉、第n+1次旋轉、第n+2次旋轉的刀鋒路徑之圖。
〔第5圖〕說明參考例1的振動波形之圖。
〔第6A圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第6B圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第6C圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第6D圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第7A圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第7B圖〕說明參考例1產生振動波形之圖。
〔第8圖〕說明參考例2的振動波形之圖。
〔第9A圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第9B圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第9C圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第9D圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第10A圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第10B圖〕說明參考例2產生振動波形之圖。
〔第11A圖〕說明參考例3的振動波形之圖。
〔第11B圖〕說明參考例3的振動波形之圖。
〔第11C圖〕說明參考例3的振動波形之圖。
〔第12A圖〕說明本實施例的振動波形之圖。
〔第12B圖〕說明本實施例的振動波形之圖。
〔第12C圖〕說明本實施例的振動波形之圖。
以下參照圖式來說明本發明之工具機的控制裝置以及工具機。如第1圖所示，工具機100具備主軸110、加工工件W之車刀等切削工具130及控制裝置180。主軸110之頂端設有夾頭120，工件W係藉由夾頭120保持於主軸110。主軸110可任意旋轉地被支持於主軸台110A，且藉由例如設於主軸台110A及主軸110之間的主軸馬達(例如內裝馬達)的動力來旋轉。主軸台110A設置於Z軸方向進給機構160。
Z軸方向進給機構160係具備車台161及Z軸方向導引滑軌162，該車台161與床台係為一體，該Z軸方向導引滑軌162係將Z軸方向進給台163自由滑動地支持。Z軸方向進給台163藉由線性伺服馬達165的驅動，沿著圖示之Z軸方向移動，則主軸台110A於Z軸方向移動，Z軸方向係與工件W之旋轉軸線的方向一致。線性伺服馬達165具有動子165a及定子165b，動子165a設於Z軸方向進給台163，定子165b設於車台161。
切削工具130裝接於工具台130A，工具台130A設置於X軸方向進給機構150。X軸方向進給機構150係具備車台151及X軸方向導引 滑軌152，該車台151與床台係為一體，該X軸方向導引滑軌152係將X軸方向進給台153自由滑動地支持。X軸方向進給台153藉由線性伺服馬達155的驅動而沿著X軸方向移動，則工具台130A於X軸方向移動，X軸方向係與圖示之Z軸方向正交。線性伺服馬達155具有動子155a及定子155b，動子155a設於X軸方向進給台153，定子155b設於車台151。Y軸方向進給機構可設於工具機100，Y軸方向係與圖示之Z軸方向及X軸方向正交之方向。Y軸方向進給機構可為與Z軸方向進給機構160或X軸方向進給機構150相同的構造。藉由如習知之X軸方向進給機構150及Y軸方向進給機構的組合，可以使切削工具130不僅可於X軸方向移動，亦可於Y軸方向移動。
Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150及Y軸方向進給機構係以線性伺服馬達為例來說明，亦可使用習知之滾珠螺桿與伺服馬達之構造。
主軸110之旋轉及Z軸方向進給機構160等之移動係以控制裝置180來控制。如第2圖所示，控制裝置180具有控制部181、數值設定部182及記憶部183，該等經由匯流排連接。控制部181係由CPU等構成，將例如記憶部183之ROM所儲存的各種程式或資料載入至RAM，並實行該程式。藉此，可以根據程式來控制工具機100的動作。
控制部181可以控制主軸110之旋轉或Z軸方向進給機構160之進給，控制部181具有馬達控制部190控制各馬達之作動。第1圖之例中，控制裝置180驅動主軸馬達使工件W相對於切削工具130旋轉，又，驅動Z軸方向進給機構160使工件W相對於切削工具130於Z軸方向移動，又，驅動X軸方向進給機構150使切削工具130相對於工件W於X軸方向移動。藉由切削工具130及工件W的相對移動使切削工具130相對於工件W移動，可以將切削工具130相對於工件W進給至規定的加工進給方向，以切削工具 130將工件W加工。
控制裝置180係如第3圖所示，移動驅動Z軸方向進給機構160或X軸方向進給機構150，以將切削工具130相對於工件W沿著加工進給方向，朝向作為加工進給之進行方向的加工方向以規定的前進量移動(前進)後，朝向作為該加工方向之反方向的反加工方向以規定的後退量移動(復位)。藉由Z軸方向進給機構160或X軸方向進給機構150之移動驅動使主軸台110A或工具台130A移動，藉此控制部181可以使切削工具130來回移動且振動，以前進量與後退量之差(進行量)相對於工件W進給。藉由切削工具130切削工件W的外周，則工件W的周面對應於主軸110的相位而被加工成波狀。
工件W旋轉一次即主軸相位由0度變化至360度之間的上述進行量的總計為工具的進給量F。第4圖係例示工件W旋轉一次中切削工具130之來回移動的次數作為振動次數D，且振動次數D為1.5(次/r)。通過波狀波形的波谷之假想線(一點鏈線)係表示該進給量的進給之直線，該進給之直線上主軸相位360度之位置相當於工件W旋轉一次之進給量F。
振動次數D與整數不同，因此主軸110(工件W)第n次旋轉之切削工具130的刀鋒路徑(在第4圖以實線表示)及第n+1次旋轉的刀鋒路徑(在第4圖以虛線表示)係在主軸相位方向(第4圖之圖表橫軸方向)偏移，切削加工時切削工具130的刀鋒路徑產生重複。第n+1次旋轉之刀鋒路徑包含於第n次旋轉之刀鋒路徑的刀鋒路徑重覆期間，由於已藉由第n次旋轉的加工來切削過，故切削工具130與工件W在加工進給方向上不接觸，形成切削工具130實質上不切削工件W之揮空期間，工件W所產生的切屑被切斷成切粉。伴隨切削工具130對工件W之來回移動造成的振動，藉由切削工具130將工件W加工之振動切削加工，可以一邊切斷切屑一邊順利地將 工件W加工。
第4圖之例中，第n次旋轉的刀鋒路徑與第n+1次旋轉的刀鋒路徑為180度反轉。為了得到揮空期間，只要不使第n次旋轉的刀鋒路徑與第n+1次旋轉的刀鋒路徑一致(同相位)即可，第n次旋轉的刀鋒路徑與第n+1次旋轉的刀鋒路徑在主軸相位方向上偏移即可。惟，在維持一定的振幅大小並增加進給量F之情況下，第n+1次旋轉之刀鋒路徑包含於第n次旋轉之刀鋒路徑的期間減少，在第n+1次旋轉之刀鋒路徑不到達第n次旋轉之刀鋒路徑的情況下，不產生揮空期間。
第n+1次旋轉之刀鋒路徑包含於第n次旋轉之刀鋒路徑的期間，係對應於進給量F及振動波形的振幅而變化，故在控制部181係設定振動波形的振幅與進給量F成比例，以產生揮空期間。切削加工時，藉由加工程式之指定等，預先指定主軸旋轉數和進給量F。控制部181係將振幅相對於進給量F之比率作為振幅進給比率Q，進給量F乘以振幅進給比率Q並將振幅設定為Q*F。振幅進給比率Q係可以用例如加工程式來指定作為接續Q之值(參數Q)。又，振動次數D同樣地可以用加工程式以接續D之值(參數D)來指定。
控制部181具有返回位置算出部191、去程進給設定部192及回送移動設定部193，以使切削工具130一邊振動一邊相對於工件W移動。又，控制部181相當於本發明的控制手段，返回位置算出部191、去程進給設定部192及回送移動設定部193分別相當於本發明的返回位置算出手段、去程進給設定手段及回送移動設定手段。
進給量F若被指定，則如第5圖所示，進給之直線被決定。以下將此進給之直線稱為實質進給線G，在振動次數D為1.5(次/r)之情況下，將主軸110之相位作為橫軸方向，將切削工具130的加工進給方向之位置作 為縱軸所畫出的第5圖圖表中，實質進給線G以一點鏈線表示。切削工具130在一次振動完成時到達實質進給線G上，由復位切換至前進，在工件W旋轉一次時振動1.5次，亦即工件W旋轉兩次時振動三次，來對工件W進給。返回位置算出部191係基於振動次數D及進給量F，算出一次振動完成時切削工具130所在之實質進給線G上的位置作為返回位置。
第5圖以由復位切換至前進的方向變化點B1、B2及B3表示三次振動的返回位置。若以工件為基準來表示第5圖的振動波形，則一次振動完成時切削工具130的返回位置在第6A圖中以一點鏈線表示之實質進給線G上。並且，該切削工具130的返回位置之主軸相位係工件W旋轉一次的角度(360度)乘以振動次數D的倒數(2/3)得到的相位。如第6B圖所示，參考例1中變化點B1位於主軸相位240度之位置。此後，各變化點係位於實質進給線G上將工件W旋轉一次之角度乘以振動次數D的倒數作為一個間隔的位置，在參考例1的情況下，實質進給線G上的變化點B2位於主軸相位480度之位置，變化點B3位於主軸相位720度之位置。返回位置算出部191係如上所述，可以基於進給量F及振動次數D算出各個返回位置。
另一方面，由於振幅設定為進給量F乘以振幅進給比率Q，故由前進切換至復位之方向變化點A1係位於使實質進給線G以振幅Q*F偏移之直線(振幅線QF)上。並且，在參考例1的情況下，變化點A1的主軸相位係變化點B1的主軸相位240度乘以振動次數D的倒數(2/3)之分子的倒數(1/2)得到的相位(120度)。如第6B圖所示，由振幅線QF與通過主軸相位120度之垂直線的交點設定變化點A1。此後，各變化點A係位於振幅線QF上將相鄰之變化點B之間的角度乘以1/2之值作為一個間隔的位置，例如，在參考例1的情況下，變化點A2位於由作為變化點B1之主軸相位240度至作為變化點B2之主軸相位480度之間的1/2值(主軸相位360度)的位 置，變化點A3位於由作為變化點B2之主軸相位480度至作為變化點B3之主軸相位720度之間的1/2值(主軸相位600度)的位置。上述的變化點A1係將進給量F、振幅進給比率Q及振動次數D定為參數(變化點設定值)。去程進給設定部192將通過主軸相位0度及變化點A1之直線設定為去程進給移動，控制部181輸出去程進給命令使刀鋒沿著去程進給移動來移動。
回送移動設定部193係以規定之間隔輸出移動命令作為脈衝訊號P，該移動命令使切削工具130於該反加工方向移動。如第6C圖所示，方向變化點B1在主軸相位240度之位置，故為了使刀鋒由變化點A1回到變化點B1，脈衝訊號P係設定為將相對於進給方向(第6C圖之圖表縱軸方向)為反向即向下突出形狀的波形(圖中以兩點鏈線表示)作為於該反加工方向移動之移動命令來輸出的訊號。
藉由脈衝訊號P，刀鋒進行周期性地於該反加工方向移動之回送移動。脈衝訊號P之突起形狀的大小可以對應於由進給方向觀察的A1、B1之間距而決定，回送移動設定部193係具備脈衝訊號P，其係藉由去程進給移動及回送移動之合成移動，設定使刀鋒如第6D圖所示，進行變化點A1及變化點B1連線之復位F”。
回送移動設定部193所發出的周期性脈衝形命令，亦即於該反加工方向移動之移動命令的脈衝訊號，係具有由各變化點A開始復位F”之週期，首先，在主軸相位120度之時機，刀鋒藉由往反加工方向移動之命令(脈衝訊號往下突起形狀的部分)進行由變化點A1至變化點B1(主軸相位240度之位置)之復位F”。另一方面，在回送移動設定部193未發出往反加工方向移動之命令的情況下，刀鋒單純地沿著去程進給移動而由變化點B移動至變化點A，故如第7A圖所示，進行由變化點B1移動至變化點A2(主軸相位360度之位置)之前進F’。接著，發出命令以在主軸相位360度之時機往 反加工方向移動，進行通過變化點A2及變化點B2(主軸相位480度之位置)之復位F”。變化點A1及變化點B2一致，藉此產生揮空動作而切斷切屑。
重複上述動作，如第7B圖所示，進行通過變化點B2及變化點A3(主軸相位600度之位置)之前進F’，以及通過變化點A3及變化點B3(主軸相位720度之位置)之復位F”，變化點A2及變化點B3一致時，切屑被切斷。如上所述，可以藉由去程進給移動及回送移動之合成移動，將切削工具130伴隨該振動來進給。特別是藉由返回位置算出部191、去程進給設定部192及回送移動設定部193，可以對應於預先設定之進給量F來自動設定切削工具130的該振動，可容易地進行帶有對應於進給量F之振動的切削加工。
振動次數D可設定為未滿1。第8圖表示振動次數D為0.5(次/r)之例子。此切削加工時亦藉由加工程式之指定來預先指定主軸旋轉數及進給量F。若指定進給量F，則如第8圖所示，決定實質進給線G(第8圖中以一點鏈線表示)。切削工具130在一次振動完成時到達實質進給線G，由復位切換至前進。
第8圖例示之圖係將主軸110的相位作為橫軸方向，將切削工具130在加工進給方向的位置作為縱軸，其中，相對於主軸110的數次旋轉(此例子中為2次旋轉)，切削工具130振動1次。切削工具130的移動軌跡係使前進及復位為相同速度，在主軸110的第一次旋轉時前進，在主軸110數次旋轉中的最後一次(此例子中為主軸110的第二次旋轉)當中於180度的位置由前進切換至復位，向實質進給線G後退。在切削工具130前進、後退之間的主軸旋轉量作為工具振動一次時的主軸旋轉量E。又，切削工具130後退期間的主軸旋轉量，換言之為切削工具130從前進切換至復位之時間點至到達實質進給線G為止所需要的主軸旋轉量，作為切削工具130後退時(復 位時)的主軸旋轉量R。
振動條件係例如可以使用加工程式以接續R之值(參數R)來指定後退時的主軸旋轉量，並以接續E之值(參數E)來預先指定工具振動一次時的主軸旋轉量。工具振動一次時的主軸旋轉量E為振動次數D的倒數，在第8圖之例子中為2.0(r/次)。返回位置算出部191根據一次振動完成時的主軸旋轉量E及進給量F，算出在實質進給線G上對應於主軸旋轉量E之主軸相位的位置作為返回位置。
第8圖以由復位切換至前進之方向變化點B1、B2表示兩次振動中的返回位置。若以工件為基準來表示第8圖的振動波形，則一次振動完成時切削工具130的返回位置係在第9A圖中以一點鏈線表示之實質進給線G上主軸旋轉一次之角度(360度)乘以主軸旋轉量E後之主軸相位的位置。如第9B圖所示，參考例2中的變化點B1在主軸相位720度之位置。此後，各變化點係在實質進給線G上以工件W兩次旋轉的角度作為一個間隔的位置，在參考例2的情況下，實質進給線G上的變化點B2在主軸相位1440度之位置。返回位置算出部191係如上所述，可以根據一次振動完成時的主軸旋轉量E及進給量F算出各返回位置。
參考例2中，後退時的主軸旋轉量R為0.5(轉)，復位開始至結束為止需要180度旋轉。因此，由前進切換至復位的方向變化點A1係如第9B圖所示，位於由返回位置的主軸相位(720度)回推相當於主軸旋轉量R之角度所得到的主軸相位(540度)。參考例2中，前進及復位為相同速度，故去程進給設定部192以主軸相位540度之線C作為對稱軸，與變化點B1呈線對稱之點設定為對稱點B1’，通過主軸相位0度及對稱點B1’之直線設定為去程進給移動，控制部181輸出去程進給命令使刀鋒沿著去程進給移動。
如第9B圖所示，變化點A1位於通過主軸相位0度及對稱點 B1’之直線上的主軸相位540度的位置，換言之，變化點A1係以進給量F、後退時的主軸旋轉量R及一次振動完成時的主軸旋轉量E設定為參數(變化點設定值)，去程進給設定部192基於該變化點設定值來設定去程進給移動。
此後，各變化點A在各個對應於一次振動完成時主軸旋轉量E之角度的主軸相位之位置，故將對應於各變化點B之各變化點A的主軸相位線作為對稱軸，各對稱點B’係定為與各變化點B呈線對稱之點。參考例2的情況下，對稱點B2’係例如在從作為變化點B2之主軸相位1440度往前360度的位置(主軸相位1080度之位置)，變化點A2係例如在從作為變化點B2之主軸相位1440度往前180度的位置(主軸相位1260度之位置)。
如第9C圖所示，方向變化點B1位於主軸相位720度之位置，故回送移動設定部193所發出的周期性脈衝形命令，亦即於該反加工方向移動之移動命令的脈衝訊號P，為了使刀鋒由變化點A1返回變化點B1，係設定相對於進給方向(第9C圖中的圖表縱軸方向)呈反向之往下突出形狀的波形(圖中以兩點鏈線表示)作為於該反加工方向移動之移動命令來輸出之訊號。脈衝訊號P之突出形狀的大小可以對應於由進給方向觀察的A1、B1之間距而決定。
回送移動設定部193係具備脈衝訊號P，其係藉由去程進給移動及回送移動之合成移動，設定使刀鋒如第9D圖所示，進行變化點A1及變化點B1連線之復位F”。脈衝訊號係具有由各變化點A開始復位F”之週期，在主軸相位540度之時機，刀鋒藉由往反加工方向移動之命令(脈衝訊號往下突出形狀的部分)進行由變化點A1至變化點B1(主軸相位720度之位置)之復位F”。復位F”在變化點B1與前進F’相交，藉此切斷切屑。
另一方面，在回送移動設定部193未發出往反加工方向移動之命令的情況下，刀鋒單純地沿著去程進給移動而由變化點B移動至變化點A， 故如第10A圖所示，進行由變化點B1移動至變化點A2(主軸相位1260度之位置)之前進F’。接著，發出命令以在主軸相位1260度之時機往反加工方向移動，如第10B圖所示，進行通過變化點A2及變化點B2(主軸相位1440度之位置)之復位F”。復位F”在變化點B2與前進F’相交，藉此切斷切屑。
如上所述，可以藉由去程進給移動及回送移動之合成移動，將切削工具130伴隨該振動來進給。特別是藉由返回位置算出部191、去程進給設定部192及回送移動設定部193，可以對應於預先設定之進給量F來自動設定切削工具130的該振動，可容易地進行伴隨對應於進給量F之振動的切削加工。
上述參考例1、2係說明使主軸110旋轉並於Z軸方向進給之例子，但本發明不限定於此例。例如，主軸110旋轉並將切削工具130於Z軸方向進給之情況、切削工具130旋轉並將主軸110於Z軸方向進給之情況、固定主軸110並使切削工具130旋轉且於Z軸方向進給之情況等，亦可得到相同的功效。Z軸方向進給機構相當於本發明的進給手段。又，參考例2的工具振動一次之主軸旋轉量E不一定是2次旋轉、3次旋轉等整數的旋轉數，亦可以設定相當於超過1次旋轉(360度)之旋轉角度的旋轉數。
此外，回送移動設定部193的脈衝訊號P亦可以設為重複使切削工具130於加工方向移動至變化點A之主軸相位為止的命令以及於反加工方向由變化點A之主軸相位移動的命令此二命令之訊號。在此情況下，去程進給設定部192可以設定去程進給移動，使基於脈衝訊號P之刀鋒於加工方向的移動(於加工方向移動至上述變化點A之主軸相位的命令所進行的往加工方向之移動)以及藉由規定之去程進給命令往加工方向移動的合成移動作為去程進給移動。規定之去程進給命令可以是例如使刀鋒在實質進給線G上移動的去程進給命令。
具體而言，第11A圖表示振動次數D為0.5(次/r)之例子。進給量F若被指定，則實質進給線G被決定(圖中以一點鏈線表示。相當於本發明之工具的進給線)。又，基於工具振動一次之主軸旋轉量E及進給量F，算出實質進給線G上的返回位置(變化點B1)。切削工具130後退時(復位時)的主軸旋轉量R為0.5(轉)的情況下，由前進切換至復位之方向變化點A1位於主軸相位540度的位置。此主軸相位540度之線C作為對稱軸，與變化點B1呈線對稱之點設定為對稱點B1’，則通過主軸相位0度及對稱點B1’之直線設定為去程進給移動。
若將規定之去程進給命令設為使刀鋒在實質進給線G上移動的去程進給命令，則如第11B圖所示，在主軸相位540度的位置，實質進給線G及變化點A1之間有位置偏差C’。脈衝訊號P設定為順著進給方向(第11B圖的圖表縱軸方向)朝上突出之形狀的波形(在第11C圖中以兩點鏈線表示)，以在得到該位置偏差C’後回到實質進給線G。去程進給設定部192係將該脈衝訊號P中往加工方向移動至變化點A1之主軸相位540度為止的命令所進行的往加工方向之移動、以及用進給量F規定之往加工方向之移動(實質進給線G)的合成移動，作為去程進給移動(以F’表示)。
脈衝訊號P由主軸相位0度開始，具有使通過此主軸相位0度及對稱點B1’之直線開始之週期，刀鋒在主軸相位0度之時機進行由主軸相位0度到變化點A1之前進F’，在主軸相位540度之時機由前進F’上的變化點A1進行復位F”。此後，藉由脈衝訊號P，重複於加工方向由變化點B之主軸相位移動至變化點A之主軸相位為止的命令、以及於反加工方向由變化點A之主軸相位移動至變化點B之主軸相位的命令。
脈衝訊號P的於加工方向移動之命令所進行的往加工方向之移動，以及去程進給命令所進行的往加工方向之移動，藉由合成作為去程進 給移動，則亦可作為任何移動，惟，藉由將去程進給命令設為使刀鋒在實質進給線G上移動之去程進給命令，實質進給線G係與不伴隨該振動之一般切削加工時(慣用切削時)的進給量所規定的線相同，故藉由在慣用切削增加脈衝訊號P，可以得到前進F’。
此外，參考例3中，說明了以進給量F、後退時之主軸旋轉量R及一次振動完成時之主軸旋轉量E來決定變化點A1之例子，但脈衝訊號P當然亦可以用於以進給量F、振幅進給比率Q及振動次數D來決定變化點A1之情況。
(本實施例)又，回送移動設定部193的脈衝訊號P亦可形成正弦波形。具體而言，第12A圖表示振動次數D為1.5(次/r)之例子。進給量F若被指定，則實質進給線G被決定(圖中以一點鏈線表示。相當於本發明之工具的進給線)。又，振動次數D為1.5(次/r)的情況下，實質進給線G上的返回位置(變化點B1)為主軸相位240度，由前進切換至復位之方向變化點A1為主軸相位120度。
與參考例3同樣地，將規定之去程進給命令設為使刀鋒在實質進給線G上移動的去程進給命令，則如第12B圖所示，在主軸相位120度的位置，實質進給線G及變化點A1之間有位置偏差C’。脈衝訊號P設定為正弦波形(在第12C圖中以兩點鏈線表示)，以在得到該位置偏差C’後回到實質進給線G。
本實施例係合成實質進給線G與具有凹凸之正弦波形的曲線。將第12C圖所示之反曲點(正弦波形曲線從凸變成凹之點(曲線之曲率的符號由正轉負之點))a1的主軸相位α度設為與第12A圖所示之變化點A1的主軸相位120度不同的值(例如比120度小之值)，以使刀鋒在變化點A1之主軸相位120度到達正弦曲線上的凸形的頂點後朝向凹形的底部。此外，將 第12C圖所示之反曲點(正弦波形曲線從凹變成凸之點(曲線之曲率的符號由負轉正之點))b1的主軸相位β度設為與第12A圖所示之變化點B1的主軸相位240度不同的值(例如比240度大之值)，以使刀鋒在變化點B1之主軸相位240度到達正弦曲線上的凹形的底部後朝向凸形的頂點。
去程進給設定部192係將此正弦波形中往加工方向移動至變化點A1之主軸相位120度為止的命令所進行的往加工方向之移動、以及用進給量F規定之往加工方向之移動(實質進給線G)的合成移動，作為去程進給移動(於第12A圖以F’表示)。又，脈衝訊號P由比主軸相位0度延遲(β-240)度之位置開始，具有此正弦波形的凹形開始之週期，刀鋒在主軸相位0度之時機進行由主軸相位0度到變化點A1之前進(凹形右側部分之移動(凸形左側部分之移動))F’，在主軸相位120度之時機由前進F’上的變化點A1進行復位(凸形右側部分之移動(凹形左側部分之移動))F”。此F”在變化點B1的主軸相位240度到達正弦曲線上之凹形的底部。此後，藉由脈衝訊號P，重複於加工方向由變化點B之主軸相位移動至變化點A之主軸相位為止的命令、以及於反加工方向由變化點A之主軸相位移動至變化點B之主軸相位的命令。
180:控制裝置
181:控制部
182:數值設定部
183:記憶部
190:馬達控制部
191:返回位置算出部
192:去程進給設定部
193:回送移動設定部

Claims (4)

  1. 一種工具機的控制裝置，具備使相對旋轉之工具及材料進給作動之進給手段以及控制該旋轉及該進給手段之動作的控制手段，該控制手段藉由將該工具對該材料之加工方向的去程進給移動以及往與該加工方向不同之反加工方向的回送移動合成，以控制該工具對該材料一邊振動一邊進行切削加工，該工具機的控制裝置並具備返回位置算出手段、去程進給設定手段及回送移動設定手段，其中，該返回位置算出手段係基於相對該工具或該材料的一次旋轉所預先設定之振動次數以及進給量，算出一次振動完成時該工具的返回位置，該去程進給設定手段係基於變化點設定值來設定該去程進給移動，該變化點設定值設定由該加工方向至該反加工方向之變化點，使該工具到達所設定之該變化點，該回送移動設定手段係設定作為該回送移動之命令而被輸出之脈衝形訊號，以使一次振動完成時之該工具到達上述算出之返回位置，該回送移動設定手段係設定由使該工具於該加工方向移動之命令以及該回送移動之命令組成的脈衝形訊號，該去程進給設定手段藉由基於該回送移動設定手段之往該加工方向的移動與該去程進給移動之合成移動，使該工具到達該變化點，該脈衝形訊號形成為具有反曲點之正弦波形，為了到達該變化點之該反曲點的相位係設定為與該變化點之相位不同的值。
  2. 如請求項1之工具機的控制裝置，其中，該振動次數為1以上。
  3. 如請求項1之工具機的控制裝置，其中，該振動次數未滿1。
  4. 一種工具機，具備如請求項1至3中任一項之工具機的控制 裝置。
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