WO2016084171A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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WO2016084171A1
WO2016084171A1 PCT/JP2014/081271 JP2014081271W WO2016084171A1 WO 2016084171 A1 WO2016084171 A1 WO 2016084171A1 JP 2014081271 W JP2014081271 W JP 2014081271W WO 2016084171 A1 WO2016084171 A1 WO 2016084171A1
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vibration
frequency
unit
axis
frequency region
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光雄 渡邊
正一 嵯峨崎
松本　仁
孝哲 篠原
一彦 三宮
悠貴 平田
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三菱電機株式会社
シチズンホールディングス株式会社
シチズンマシナリー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device that relatively moves and controls a workpiece and a tool for machining the workpiece.
  • a numerical control device having a cutting tool feed mechanism that feeds a cutting tool to a workpiece and a control mechanism that controls a cutting tool feed drive motor by vibrating the cutting tool at a low frequency. It has been proposed (see Patent Documents 1 to 3).
  • the control mechanism feeds the cutting tool in synchronization according to the operating means for performing various settings, and the workpiece rotation speed set by the operating means or the cutting tool feed amount per one cutting tool rotation.
  • data that can be operated at a low frequency of 25 Hz or more to be operated at least the advance amount, the retract amount, the advance speed, and the retract speed of the cutting tool feed mechanism according to mechanical characteristics such as inertia of the feed shaft or motor characteristics are tabulated in advance.
  • Vibration cutting information storage means and motor control means for controlling the cutting tool feed drive motor based on the data stored in the vibration cutting information storage means. Thereby, low frequency vibration is generated by repeating forward and backward movements along the interpolation path.
  • Patent Documents 1 to 3 show a method of driving a motor by generating a movement command in which vibration in the movement direction is superimposed on a movement command designated from a program.
  • the machine will oscillate when a low frequency vibration having a machine resonance frequency is applied to the movement command specified in the program. Therefore, it is necessary to avoid superimposing low-frequency vibrations in a frequency band that causes mechanical resonance.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device capable of automatically selecting an optimum vibration condition in low-frequency vibration cutting.
  • the present invention provides a tool or a workpiece to be driven along a movement path while relatively vibrating the tool and the workpiece by a drive shaft provided on the workpiece.
  • a numerical control device that moves and processes the processing target, a storage unit that holds an ineffective frequency region, a rotational speed of a main shaft that rotates the processing target, and the vibration that occurs during one rotation of the main shaft.
  • a vibration condition determining unit that determines the frequency of the vibration based on the number of vibrations and the invalid frequency region.
  • the numerical control device has an effect that it is possible to automatically select an optimum vibration condition in low-frequency vibration cutting.
  • FIG.2 (a) is a figure in the case of moving only a tool to a Z-axis and an X-axis direction
  • FIG.2 (b) is FIG. Figure when moving the machining target in the Z-axis direction and moving the tool in the X-axis direction
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing changes in the movement amount in units of processing cycles, with the movement amount shown by the vertical axis in FIG.
  • FIG. 5 shows the ineffective frequency region according to the first embodiment with hatching in the example of FIG.
  • FIG. 5 shows the ineffective frequency region according to the second embodiment with hatching in the example of FIG.
  • FIG. 8 shows the ineffective frequency region according to the second embodiment with hatching in the example of FIG.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of a numerical control device according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a numerical controller 1 according to the basic form of the present invention.
  • the numerical control device 1 includes a drive unit 10, an input operation unit 20, a display unit 30, and a control calculation unit 40.
  • the drive unit 10 is a mechanism that drives one or both of the machining target and the tool in at least two axial directions.
  • the drive unit 10 is detected by a servo motor 11 that moves a workpiece or a tool in each axial direction defined on the numerical control device 1, a detector 12 that detects the position and speed of the servo motor 11, and the detector 12. And an X-axis servo control unit 13X and a Z-axis servo control unit 13Z for each axis direction for controlling the position and speed of the processing target or tool based on the position and speed.
  • the numerical control device 1 according to the basic mode moves a tool and a processing target along a moving path while relatively vibrating with the drive shafts provided on the tool or the processing target, thereby processing the processing target. Do.
  • the drive unit 10 is based on the spindle motor 14 that rotates the spindle that holds the workpiece, the detector 15 that detects the position and rotation speed of the spindle motor 14, and the position and rotation speed detected by the detector 15. And a spindle control unit 16 for controlling the rotation of the spindle.
  • the input operation unit 20 is configured by an input means such as a keyboard, a button, or a mouse, and a user inputs a command to the numerical control device 1 or inputs a machining program or a parameter.
  • the display unit 30 is configured by display means such as a liquid crystal display device, and displays information processed by the control calculation unit 40.
  • the control calculation unit 40 includes an input control unit 41, a data setting unit 42, a storage unit 43, a screen processing unit 44, an analysis processing unit 45, a machine control signal processing unit 46, and a PLC (Programmable Logic Controller) circuit.
  • the input control unit 41 receives information input from the input operation unit 20.
  • the data setting unit 42 stores the information received by the input control unit 41 in the storage unit 43.
  • the input control unit 41 reflects the edited content in the machining program 432 stored in the storage unit 43, and a parameter is input. Is stored in the storage area of the parameter 431 of the storage unit 43.
  • the storage unit 43 stores information such as the parameters 431 used in the processing of the control calculation unit 40, the machining program 432 to be executed, and the screen display data 433 to be displayed on the display unit 30.
  • the storage unit 43 is provided with a shared area 434 for storing temporarily used data other than the parameters 431 and the machining program 432.
  • the screen processing unit 44 performs control to display the screen display data 433 in the storage unit 43 on the display unit 30.
  • the analysis processing unit 45 reads a machining program 432 including one or more blocks, analyzes the read machining program for each block, and generates a movement command for instructing movement on the movement path in one block.
  • a vibration command analysis unit 452 that analyzes whether a vibration command in vibration cutting is included in the processing program 432, and generates a vibration condition included in the vibration command when the vibration command is included; Have The vibration condition generated by the vibration command analysis unit 452 includes amplitude.
  • the machine control signal processing unit 46 confirms that the auxiliary command is instructed when the analysis processing unit 45 reads an auxiliary command that is a command for operating a machine other than a command for operating the drive axis that is a numerical control axis. Notify the PLC circuit unit 47.
  • the PLC circuit unit 47 receives notification from the machine control signal processing unit 46 that an auxiliary command has been commanded, the PLC circuit unit 47 executes processing corresponding to the commanded auxiliary command.
  • the interpolation processing unit 48 uses the movement command analyzed by the analysis processing unit 45 to calculate a command movement amount calculation unit that calculates a command movement amount that moves during a processing cycle that is a control cycle of the numerical controller 1. 481, a vibration movement amount calculation unit 482 that calculates a vibration movement amount that is a movement amount during the processing cycle for vibrating the tool or the workpiece based on the vibration condition, and a command movement amount and vibration movement per processing cycle A movement amount superimposing unit 483 that calculates a superimposed movement amount in which the amount is superimposed, and a vibration condition determining unit 484 that determines a vibration frequency that is one of the vibration conditions.
  • the vibration movement amount calculation unit 482 calculates the vibration movement amount based on the vibration conditions generated by the vibration command analysis unit 452 and the vibration condition determination unit 484.
  • the processing cycle is also called an interpolation cycle.
  • the acceleration / deceleration processing unit 49 converts the superimposed movement amount of each drive axis output from the interpolation processing unit 48 into a movement command per processing cycle that takes acceleration / deceleration into consideration according to a pre-specified acceleration / deceleration pattern.
  • the axis data output unit 50 sends the movement command per processing cycle processed by the acceleration / deceleration processing unit 49 to the X-axis servo control unit 13X, the Z-axis servo control unit 13Z, and the spindle control unit 16 that control each drive axis. Output.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the shaft of the numerical control apparatus 1 according to the basic form for performing the turning process.
  • a Z axis and an X axis that are orthogonal to each other in the drawing are provided.
  • FIG. 2A shows a case where the workpiece 61 is fixed and only the tool 62, which is a turning tool for performing turning, for example, is moved in the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • FIG. 2B shows a case where the workpiece 61 is moved in the Z-axis direction and the tool 62 is moved in the X-axis direction.
  • the processing described below can be performed by providing both or either of the servo motor 11 and the spindle motor 14 on either or both of the processing object 61 and the tool 62 that are to be moved. It becomes possible.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a change in the movement amount depending on the number of processing cycles of the route after vibration superimposition.
  • the horizontal axis represents the number of processing cycles
  • the vertical axis represents the amount of movement by dividing into (1) “program command path”, (2) “vibration path”, and (3) “path after vibration superimposition”. Yes. (3) “Vibration post-superimposition route” is obtained by superimposing (1) “program command route” and (2) “vibration route”.
  • the movement amount of the “program command path” is calculated by the command movement amount calculation unit 481, (2) the movement amount of the “vibration path” is calculated by the vibration movement amount calculation unit 482, and (3) “after vibration superposition”
  • the movement amount superimposing unit 483 calculates the movement amount of the “route”. 4 aligns the movement amounts indicated by the vertical axes of (1) “program command path”, (2) “vibration path”, and (3) “path after vibration superposition” in FIG. It is the figure which showed typically the change of the movement amount of a process cycle unit.
  • the interpolation processing unit 48 creates a combined movement command by superimposing a vibration movement command on a movement command for each processing cycle.
  • two treatment cycles are used for the forward and backward vibrations of vibration cutting, so four treatment cycles are required for one vibration cycle.
  • the minimum value of one cycle of vibration cutting is two processing cycles.
  • the time required for the forward and backward movement of the vibration of vibration cutting is not necessarily the same time, and when the forward movement takes two processing cycles and the backward movement takes one processing cycle, the one cycle is three processing cycles. That is, one cycle of vibration can be an odd multiple of the processing cycle.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of vibration conditions that can be taken when the above-described processing cycle inside the numerical controller 1 is 1.0 (ms).
  • FIG. 5 shows the number of processing cycles per vibration of vibration cutting, the required time per vibration (ms), the frequency of vibration (Hz), and the number of vibrations per revolution (times / r) indicating the number of vibrations per main shaft revolution.
  • the spindle rotational speed (r / min) the required number of processing cycles per vibration is increased by one from 2 as described above, which is the minimum value.
  • the unit (r / min) of the spindle rotation speed indicates the number of rotations (r) of the spindle for one minute.
  • FIG. 5 shows a case where the number of vibrations per rotation indicating the number of vibrations per one rotation of the main shaft is 1.5 (times / r).
  • the spindle rotation speed is normally described in the machining program 432, and is read by the analysis processing unit 45 and written in the shared area 434.
  • the vibration condition determination unit 484 reads the spindle rotation speed from the common area 434.
  • the number of vibrations per rotation is normally held in the parameter 431 of the storage unit 43, but is described in the machining program 432 and read by the vibration condition determination unit 484 via the common area 434 in the same manner as the spindle rotation speed. It doesn't matter.
  • the vibration condition determination unit 484 determines from the spindle rotation speed (r / min) and the number of vibrations per rotation (times / r) arbitrarily given.
  • the vibration frequency of vibration cutting can be uniquely determined.
  • the number of required processing cycles per vibration can take only an integer multiple of 2 or more of the processing cycles.
  • the constraint condition that the required number of processing cycles per vibration can only be an integer multiple of 2 or more of the processing cycles must be observed. That is, it is necessary for the vibration condition determination unit 484 to select the closest spindle speed (r / min) in FIG. 5 to the given spindle speed (r / min).
  • the vibration condition determination unit 484 automatically selects the frequency 76.9 (Hz) of the 12 conditions and performs vibration cutting. In this case, the vibration condition determination unit 484 automatically changes the spindle rotation speed in accordance with the number of vibrations per rotation. However, if it is allowed to cause a deviation in the number of vibrations per rotation, the machining program 432 The operation may be performed at the spindle rotational speed as commanded.
  • the main shaft rotational speed 3000 (r / min) may be maintained, and the number of vibrations per revolution (times / r) may be set slightly different from 1.5.
  • the condition that the required number of processing cycles per vibration of vibration cutting can only take a value that is an integer multiple of 2 or more of the processing cycles is maintained.
  • FIG. 8 shows a summary of the spindle rotational speed values sorted in order.
  • the machining program 432 causes the spindle rotation speed to be 3000 ( r / min) is commanded, in FIG. 17 and No. Any one of the vibration conditions is selected. Which one is selected may be determined in advance, for example, by a rule such as “select the one with the larger number of vibrations per rotation”.
  • the spindle rotational speed (r / min) closest to the instructed spindle rotational speed is selected.
  • the instructed spindle rotation speed may be maintained, and the number of vibrations per rotation (times / r) may be a value slightly deviating from the three values 0.5, 1.5 and 2.5.
  • the numerical controller 1 can set an appropriate frequency in the low-frequency vibration cutting.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the numerical controller 2 according to the first embodiment.
  • the parameter 431 in the storage unit 43 has an ineffective frequency region 4311 that indicates a frequency region that cannot be set as a vibration frequency.
  • Other functions with the same reference numerals are the same as those in FIG.
  • the frequency commanded by the numerical controller as the vibration frequency of low-frequency vibration cutting is a frequency that matches or is close to the resonance frequency or anti-resonance frequency of the machine, for the commanded vibration, from the machine resonance and command
  • the overshoot becomes larger than the feedback amplitude, or the vibration is attenuated where the feedback amplitude becomes smaller than the command. That is, it is necessary to select the frequency of vibration while avoiding the frequencies in the mechanical resonance frequency band and the mechanical anti-resonance frequency band.
  • the frequency band of vibration to be avoided as the ineffective frequency region 4311 is stored in the storage unit 43.
  • FIG. 10 is a diagram showing a specific example of the invalid frequency region 4311 as an invalid frequency region common to the systems.
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the numerical control device 3 according to the second embodiment.
  • the interpolation processing unit 48 further includes a combined invalid frequency region creating unit 485 that synthesizes an invalid frequency region for each drive axis.
  • the functions of the other blocks with the same reference numerals are the same as those in FIG.
  • the storage unit 43 of the numerical control device 3 also has an ineffective frequency region 4311 indicating a frequency region that cannot be set as a vibration frequency as in the first embodiment.
  • the resonance frequency and anti-resonance frequency with respect to the frequency commanded as the vibration frequency of the low-frequency vibration cutting generally differ for each drive shaft. Therefore, the invalid frequency region 4311 holds an invalid frequency region for each drive shaft. Therefore, the synthetic invalid frequency region creation unit 485 synthesizes the invalid frequency regions of all the drive shafts related to the low frequency vibration cutting.
  • the parameter 431 of the storage unit 43 is set to the invalid frequency region 4311.
  • the ineffective frequency region is a frequency region that cannot be set as a vibration frequency.
  • a reactive frequency region 4311 illustrated in FIG. 13 indicates a reactive frequency region for each of the X axis and the Z axis.
  • the reactive frequency region 4311 in FIG. 13 is shown with (1) the X-axis reactive frequency region, (2) the Z-axis reactive frequency region, and (3) the X-axis and Z-axis reactive frequency regions, with the horizontal axis as the frequency. This figure is shown in FIG.
  • the combined reactive frequency region creation unit 485 Based on the reactive frequency region 4311 for each of the X axis and the Z axis, the combined reactive frequency region creation unit 485 generates an X axis reactive frequency region, a Z axis reactive frequency region, as shown in (3) of FIG. A synthesis invalid frequency region is created by synthesizing.
  • FIG. 16 shows the condition that the frequency is included in the combined invalid frequency region by hatching.
  • the vibration condition determination unit 484 avoids the combined invalid frequency region.
  • the frequency of the spindle rotation speed condition as close as possible to the spindle rotation speed commanded by the machining program 432 is determined as the vibration cutting frequency.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of the configuration of the numerical control device 4 according to the third embodiment.
  • the interpolation processing unit 48 further includes a vibration cutting axis detection unit 486 that detects a drive shaft used as a feed axis for vibration cutting.
  • the drive unit 10 includes a servo motor 11 that moves a processing target or a tool in each axial direction defined on the numerical control device 4, a detector 12 that detects the position and speed of the servo motor 11, and a detector 12.
  • Other functions with the same reference numerals are the same as those in FIG.
  • the drive shafts belonging to the system 1 are the X1 axis, the Z1 axis, and the Y1 axis
  • the drive shafts belonging to the system 2 are configured by the two systems 5 axes of the X2 axis and the Z2 axis.
  • the drive shafts that can be used for vibration cutting are the X1 axis, the Z1 axis, the X2 axis, and the Z2 axis.
  • the vibration cutting axis detection unit 486 performs vibration cutting among the drive shafts belonging to the system 1. Detect both the X1 axis and the Z1 axis that can be used.
  • the drive shaft that can be used for the vibration cutting is set to a parameter 431, for example.
  • the invalid frequency region 4311 holds an invalid frequency region for each drive axis as in the second embodiment, and the combined invalid frequency region creation unit 485 combines the invalid frequency regions of all detected drive axes.
  • the vibration condition determination unit 484 selects a frequency other than the synthesized invalid frequency region.
  • the combined invalid frequency region creation unit 485 combines the invalid frequency region.
  • the X1 axis was initially used for vibration cutting, but when the Z1 axis is used in the middle, it is not necessary to switch the frequency to avoid the ineffective frequency region. It becomes possible.
  • the drive shaft belonging to system 1 is composed of the X1 axis, the Z1 axis and the Y1 axis
  • the drive shaft belonging to system 2 is composed of the two systems of the X2 axis and the Z2 axis, the Z1 axis
  • the axes constituting each system are changed to the X1 axis, the Z2 axis and the Y1 axis
  • the drive axis belonging to the system 2 is changed to the X2 axis and the Z1 axis by exchanging the Z2 axis and the Z2 axis. It is the same.
  • the vibration cutting axis detection unit 486 Among the drive shafts belonging to 1, both the X1 axis and the Z2 axis that can be used for vibration cutting are detected. Then, the synthesis invalid frequency region creation unit 485 synthesizes the invalid frequency regions of all the detected drive shafts. The synthetic invalid frequency region creation unit 485 creates a synthetic invalid frequency region of the drive shaft that can be used for vibration cutting in the system 1 after the shaft exchange. Thereafter, the vibration condition determination unit 484 selects a frequency other than the synthesized invalid frequency region.
  • the system 1 has been described as an example, but the frequency of the system 2 may be selected in the same manner as the system 1.
  • the numerical controller 4 is an optimum frequency that avoids all the resonance frequency or anti-resonance frequency for each drive shaft even when the drive shaft that is the feed shaft in the low-frequency vibration cutting is replaced. Can be set.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

　工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置（２）であって、無効周波数領域を保持する記憶部（４３）と、前記加工対象を回転させる主軸の回転速度と、前記主軸が１回転する間の前記振動の振動回数と、前記無効周波数領域と、に基づいて前記振動の周波数を決定する振動条件決定部（４８４）と、を備える。

Description

数値制御装置
　本発明は、ワークとワークを加工する工具とを相対的に移動制御する数値制御装置に関する。
　従来では、旋削加工において、切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、上記切削工具を低周波振動させて切削工具送り駆動モータを制御する制御機構と、を有する数値制御装置が提案されている（特許文献１～３参照）。この数値制御装置では制御機構は、各種設定を行う操作手段と、操作手段によって設定されたワークの回転数または切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて、切削工具を同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で動作可能なデータとして、送り軸のイナーシャまたはモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構の前進量、後退量、前進速度、後退速度が予め表にされて格納されている振動切削情報格納手段と、振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段と、を有している。これによって、補間経路に沿って前進、後退動作を繰り返すことによって、低周波振動を生成している。
特許第５０３３９２９号公報 特許第５１３９５９１号公報 特許第５１３９５９２号公報
　上記特許文献１～３においては、プログラムから指定した移動指令に対して移動方向の振動を重畳した移動指令を生成して、モータを駆動する方法が示されている。しかし、プログラムにおいて指定された移動指令に対して、機械共振する周波数の低周波振動をさせると機械が発振する可能性がある。従って、機械共振する周波数帯の低周波振動を重畳することは回避する必要がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低周波振動切削における最適な振動条件を自動的に選択することができる数値制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、無効周波数領域を保持する記憶部と、前記加工対象を回転させる主軸の回転速度と、前記主軸が１回転する間の前記振動の振動回数と、前記無効周波数領域と、に基づいて前記振動の周波数を決定する振動条件決定部と、を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる数値制御装置は、低周波振動切削における最適な振動条件を自動的に選択することができるという効果を奏する。
基本の形態による数値制御装置の構成の一例を示すブロック図 基本の形態における数値制御装置の軸の構成を模式的に示す図であって、図２（ａ）は、工具のみをＺ軸とＸ軸方向に移動させる場合の図、図２（ｂ）は、加工対象をＺ軸方向に移動させ、工具をＸ軸方向に移動させる場合の図 基本の形態における振動重畳後経路の処理周期数による移動量の変化を説明する図 図３の縦軸で示した移動量を横軸方向に揃えて、処理周期単位の移動量の変化を模式化して示した図 基本の形態にかかる毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）での振動条件の一例を示す図 基本の形態にかかる毎回転振動回数＝０．５（回／ｒ）での振動条件の一例を示す図 基本の形態にかかる毎回転振動回数＝２．５（回／ｒ）での振動条件の一例を示す図 基本の形態にかかる毎回転振動回数＝０．５，１．５，２．５（回／ｒ）での振動条件の一例を示す図 実施の形態１による数値制御装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態１にかかる無効周波数領域の具体例を示す図 実施の形態１にかかる無効周波数領域を図５の例においてハッチングをかけて示した図 実施の形態２による数値制御装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態２にかかる軸毎の無効周波数領域の具体例を示す図 実施の形態２にかかる軸毎の無効周波数領域を併記した図 実施の形態２にかかる無効周波数領域を図５の例においてハッチングをかけて示した図 実施の形態２にかかる無効周波数領域を図８の例においてハッチングをかけて示した図 実施の形態３による数値制御装置の構成の一例を示すブロック図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
　本発明の実施の形態の説明に先立って、その前提となる技術である基本の形態について以下に説明する。図１は、本発明の基本の形態による数値制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置１は、駆動部１０と、入力操作部２０と、表示部３０と、制御演算部４０と、を有する。
　駆動部１０は、加工対象および工具のいずれか一方または両方を少なくとも２軸方向に駆動する機構である。駆動部１０は、数値制御装置１上で規定された各軸方向に加工対象または工具を移動させるサーボモータ１１と、サーボモータ１１の位置および速度を検出する検出器１２と、検出器１２によって検出される位置および速度に基づいて、加工対象または工具の位置および速度の制御を行う各軸方向のＸ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚと、を有する。基本の形態による数値制御装置１は、工具または加工対象に設けられたこれらの駆動軸によって、工具と加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて加工対象の加工を行う。
　また、駆動部１０は、加工対象を保持する主軸を回転させる主軸モータ１４と、主軸モータ１４の位置および回転数を検出する検出器１５と、検出器１５によって検出される位置および回転数に基づいて、主軸の回転を制御する主軸制御部１６と、を有する。
　入力操作部２０は、キーボード、ボタンまたはマウスといった入力手段によって構成され、ユーザによる数値制御装置１に対するコマンドの入力または加工プログラムもしくはパラメータなどの入力が行われる。表示部３０は、液晶表示装置などの表示手段によって構成され、制御演算部４０によって処理された情報が表示される。
　制御演算部４０は、入力制御部４１と、データ設定部４２と、記憶部４３と、画面処理部４４と、解析処理部４５と、機械制御信号処理部４６と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）回路部４７と、補間処理部４８と、加減速処理部４９と、軸データ出力部５０と、を有する。
　入力制御部４１は、入力操作部２０から入力される情報を受け付ける。データ設定部４２は、入力制御部４１で受け付けられた情報を記憶部４３に記憶させる。一例として、入力制御部４１は、入力された内容が加工プログラム４３２の編集の場合には、記憶部４３に記憶されている加工プログラム４３２に編集された内容を反映させ、パラメータが入力された場合には記憶部４３のパラメータ４３１の記憶領域に記憶させる。
　記憶部４３は、制御演算部４０の処理で使用されるパラメータ４３１、実行される加工プログラム４３２および表示部３０に表示させる画面表示データ４３３といった情報を記憶する。また、記憶部４３には、パラメータ４３１および加工プログラム４３２以外の一時的に使用されるデータを記憶する共有エリア４３４が設けられている。画面処理部４４は、記憶部４３の画面表示データ４３３を表示部３０に表示させる制御を行う。
　解析処理部４５は、１以上のブロックを含む加工プログラム４３２を読み込み、読み込んだ加工プログラムを１ブロック毎に解析し、１ブロックでの移動経路上の移動を指示する移動指令を生成する移動指令生成部４５１と、加工プログラム４３２に振動切削加工における振動指令が含まれているかを解析し、振動指令が含まれている場合に、振動指令に含まれる振動条件を生成する振動指令解析部４５２と、を有する。振動指令解析部４５２が生成する振動条件には、振幅が含まれる。
　機械制御信号処理部４６は、解析処理部４５によって、数値制御軸である駆動軸を動作させる指令以外の機械を動作させる指令である補助指令を読み込んだ場合に、補助指令が指令されたことをＰＬＣ回路部４７に通知する。ＰＬＣ回路部４７は、機械制御信号処理部４６から補助指令が指令されたことの通知を受けると、指令された補助指令に対応する処理を実行する。
　補間処理部４８は、解析処理部４５が解析した移動指令を用い、数値制御装置１の制御の周期である処理周期の間に移動する移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出部４８１と、振動条件に基づいて工具または加工対象を振動させるための処理周期の間の移動量である振動移動量を算出する振動移動量算出部４８２と、処理周期当たりの指令移動量と振動移動量とを重畳した重畳移動量を算出する移動量重畳部４８３と、振動条件の１つである振動の周波数を決定する振動条件決定部４８４と、を有する。振動移動量算出部４８２は、振動指令解析部４５２および振動条件決定部４８４が生成した振動条件に基づいて振動移動量を算出する。なお、処理周期は補間周期とも呼ばれる。
　加減速処理部４９は、補間処理部４８から出力された各駆動軸の重畳移動量を、予め指定された加減速パターンに従って、加減速を考慮した処理周期当たりの移動指令に変換する。軸データ出力部５０は、加減速処理部４９で処理された処理周期当たりの移動指令を、各駆動軸を制御するＸ軸サーボ制御部１３Ｘ、Ｚ軸サーボ制御部１３Ｚ、および主軸制御部１６に出力する。
　工具または加工対象を振動させながら加工を行うためには、上記したように、加工を行う際に、加工対象と工具とを相対的に移動させればよい。図２は、旋削加工を行う基本の形態による数値制御装置１の軸の構成を模式的に示す図である。この図では、紙面内に直交するＺ軸とＸ軸を設けている。図２（ａ）は、加工対象６１を固定し、たとえば旋削加工を行う旋削加工用工具である工具６２のみをＺ軸方向とＸ軸方向とに移動させる場合である。また、図２（ｂ）は、加工対象６１をＺ軸方向に移動させ、工具６２をＸ軸方向に移動させる場合である。これらのいずれの場合でも、移動させる対象である加工対象６１および工具６２の両方またはいずれかにサーボモータ１１および主軸モータ１４の両方またはいずれかを設けることで、以下に説明する処理を行うことが可能となる。
　図３は、振動重畳後経路の処理周期数による移動量の変化を説明する図である。図３は、横軸を処理周期数として、（１）「プログラム指令経路」、（２）「振動経路」、および（３）「振動重畳後経路」に分けて縦軸に移動量を示している。（３）「振動重畳後経路」は、（１）「プログラム指令経路」および（２）「振動経路」を重畳したものになっている。（１）「プログラム指令経路」の移動量は指令移動量算出部４８１が算出し、（２）「振動経路」の移動量は振動移動量算出部４８２が算出し、（３）「振動重畳後経路」の移動量は移動量重畳部４８３が算出する。図４は、図３の（１）「プログラム指令経路」、（２）「振動経路」、および（３）「振動重畳後経路」の縦軸で示した移動量を横軸方向に揃えて、処理周期単位の移動量の変化を模式化して示した図である。
　図３に示すように、補間処理部４８においては、処理周期毎に移動指令に対して振動移動指令を重畳して合成移動指令を作成している。図３の（２）「振動経路」の例では、振動切削の振動の前進および後退にそれぞれ２処理周期ずつ用いているので振動の１周期に４処理周期を要している。振動切削の振動の前進および後退にはそれぞれ少なくとも１処理周期ずつが必要であることを考慮すれば、振動切削の振動の１周期の最小値は２処理周期となる。なお、振動切削の振動の前進および後退にかかる時間は必ずしも同じ時間である必要はなく、前進に２処理周期、後退に１処理周期かかる場合は、１周期は３処理周期となる。即ち、振動の１周期は処理周期の奇数倍ともなり得る。
　図５は、数値制御装置１の内部の上述した処理周期が１．０（ｍｓ）の時に取り得る振動条件の一例を示した図である。図５は、振動切削の１振動あたりの所要処理周期数、１振動あたりの所要時間（ｍｓ）、振動の周波数（Ｈｚ）、主軸１回転あたりの振動回数を示す毎回転振動回数（回／ｒ）および主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）を、１振動あたりの所要処理周期数を上述したように最小値である２から１つずつ増やして示してある。主軸回転速度の単位（ｒ／ｍｉｎ）は、一分間の主軸の回転回数（ｒ）を示す。図５では、主軸１回転あたりの振動回数を示す毎回転振動回数が全て１．５（回／ｒ）の場合を示してある。
　処理周期が十分短い場合は、実質的に主軸回転速度と主軸１回転あたりの振動回数を示す毎回転振動回数から振動の周波数が決定される。例えば、振動切削時の条件として、図５のＮｏ．９のケースように、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）、主軸回転速度＝４０００（ｒ／ｍｉｎ）が与えられた場合、振動条件決定部４８４は、以下の計算で振動の周波数１００（Ｈｚ）を決定する。
　４０００（ｒ／ｍｉｎ）×１．５（回／ｒ）／６０（ｓ）＝１００（Ｈｚ）
　ここで、主軸回転速度は、通常は、加工プログラム４３２に記載されており、解析処理部４５が読み取って共有エリア４３４に書き込む。振動条件決定部４８４は、共有エリア４３４から主軸回転速度を読み取る。また、毎回転振動回数は、通常は、記憶部４３のパラメータ４３１に保持されているが、加工プログラム４３２に記載されて、主軸回転速度と同様に共有エリア４３４経由で振動条件決定部４８４が読み取ってもかまわない。
　上述したように、振動条件決定部４８４は、処理周期が十分小さくこれを考慮しないで済む場合は、任意に与えられた主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）および毎回転振動回数（回／ｒ）から振動切削の振動周波数を一意に決定可能である。
　実際は、図５に示すように、数値制御装置１内部の処理周期が十分小さくない場合は、１振動あたりの所要処理周期数が処理周期の２以上の整数倍の値しかとり得ないという事情により、振動周波数は離散的な値のみしかとり得ない。従って、振動条件決定部４８４は、図５のように毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）と定められた状況下で主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）が与えられたとしても、１振動あたりの所要処理周期数が処理周期の２以上の整数倍の値しかとり得ないという拘束条件を守らなければならない。すなわち、振動条件決定部４８４は、与えられた主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）に対して、図５で最も近い主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）を選択する必要がある。
　例えば、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）のもとで、加工プログラム４３２によって、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）が指令された場合、主軸回転速度が３０００（ｒ／ｍｉｎ）に最も近い主軸回転速度＝３０７６（ｒ／ｍｉｎ）であるＮｏ．１２の条件の周波数７６．９（Ｈｚ）を振動条件決定部４８４が自動選択して振動切削を行う。なお、この場合は、主軸回転速度を毎回転振動回数に合わせて振動条件決定部４８４が自動的に変更するとしたが、毎回転振動回数にずれが生じることを許容できる場合は、加工プログラム４３２の指令通りの主軸回転速度で動作させてもよい。即ち、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）は維持して、毎回転振動回数（回／ｒ）を１．５から多少外れた値にしてもかまわない。いずれにしても、振動切削の１振動あたりの所要処理周期数が処理周期の２以上の整数倍の値しかとり得ないという条件は守られる。
　以上は、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）であるとして説明したが、図６は、毎回転振動回数＝０．５（回／ｒ）の場合の振動条件を示した図であり、図７は、毎回転振動回数＝２．５（回／ｒ）の場合の振動条件を示した図である。従って、毎回転振動回数＝０．５（回／ｒ）の場合、図６に示す例では、上記と同様に振動周波数は離散的な値のみしかとり得ない。毎回転振動回数＝２．５（回／ｒ）の場合、図７に示す例では、上記と同様に振動周波数は離散的な値のみしかとり得ない。
　さらに、毎回転振動回数（回／ｒ）として、０．５，１．５および２．５の３つの値が許容される状況下での振動条件を、主軸回転速度＝４０００（ｒ／ｍｉｎ）以下において主軸回転速度の値の順にソートして纏めて示したのが図８である。図８のように毎回転振動回数（回／ｒ）として、０．５，１．５および２．５の３つの値が許容される状況下において、加工プログラム４３２によって、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）が指令された場合、図８において、３０００（ｒ／ｍｉｎ）に最も近い条件であるＮｏ．１７とＮｏ．１８のうちいずれかの振動条件が選択される。どちらが選択されるかは、例えば「毎回転振動回数の多い方を選択する」といったルールを予め定めておけばよい。
　図８に列挙された主軸回転速度以外の主軸回転速度の値が加工プログラム４３２で指示された場合は、指示された主軸回転速度に最も近い主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）が選択される。あるいは、指示された主軸回転速度は維持して、毎回転振動回数（回／ｒ）は、０．５，１．５および２．５の３つの値から多少外れた値にしてもかまわない。このように、数値制御装置１は、低周波振動切削における適切な周波数を設定することが可能となる。
実施の形態１．
　図９は、実施の形態１による数値制御装置２の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置２においては、記憶部４３のパラメータ４３１が振動の周波数として設定することが出来ない周波数の領域を示す無効周波数領域４３１１を有している。それ以外の同一符号のブロックの機能は図１と同様なので説明を省略する。
　低周波振動切削の振動の周波数として数値制御装置が指令した周波数が、機械の共振周波数もしくは反共振周波数に一致する周波数の場合または近い周波数の場合、指令した振動に対して、機械共振、指令よりもフィードバックの振幅よりも大きくなるオーバシュートまたは、指令よりもフィードバックの振幅が小さくなる振動の減衰が発生することがある。即ち、振動の周波数としては、機械共振周波数帯および機械反共振周波数帯の周波数を避けて選択する必要がある。実施の形態１においては、無効周波数領域４３１１として回避すべき振動の周波数帯を記憶部４３に記憶させておく。図１０は、システム共通で持つ無効周波数領域としての無効周波数領域４３１１の具体例を示す図である。
　例えば、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）のもとで、加工プログラム４３２によって、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）が指令された場合を考える。このとき、システム共通の無効周波数領域を設定するパラメータとして、図１０のように無効周波数領域４３１１が設定されているときは、処理周期が１．０（ｍｓ）の図５の例に対して、図１１に示すようにハッチングをかけたＮｏ．１１～１３の条件は選択することが出来ない。
　即ち、基本の形態で選択可能だったＮｏ．１２の条件は無効周波数領域４３１１に含まれてしまうため、振動条件決定部４８４は、この条件を選択することができない。振動条件決定部４８４は、加工プログラム４３２によって指令された主軸回転速度と無効周波数領域４３１１とに基づいて、無効周波数領域４３１１の外で指令された主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）に最も近い主軸回転速度である２６６６（ｒ／ｍｉｎ）となるＮｏ．１４の条件の周波数６６．７（Ｈｚ）を選択する。なお、１つの駆動軸に複数の共振周波数または反共振周波数が存在することもあるので、無効周波数領域４３１１として記憶される周波数帯は複数個あっても構わない。このようにして、数値制御装置２は、低周波振動切削において機械の共振周波数または反共振周波数を回避した最適な周波数を設定することが可能となる。
実施の形態２．
　図１２は、実施の形態２による数値制御装置３の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置３においては、補間処理部４８が、駆動軸別の無効周波数領域を合成する合成無効周波数領域作成部４８５をさらに備える。それ以外の同一符号のブロックの機能は実施の形態１の図９と同様なので説明を省略する。
　数値制御装置３の記憶部４３も、実施の形態１と同様に振動の周波数として設定することが出来ない周波数の領域を示す無効周波数領域４３１１を有している。しかし、低周波振動切削の振動の周波数として指令した周波数に対する共振周波数および反共振周波数は、一般には駆動軸毎に異なる。従って、無効周波数領域４３１１は駆動軸毎の無効周波数領域を保持している。そこで、合成無効周波数領域作成部４８５は、低周波振動切削に係る駆動軸全ての無効周波数領域を合成する。
　例えば、低周波振動切削に用いられる駆動軸がＸ軸およびＺ軸であり、Ｘ軸方向およびＺ軸方向において補間処理部４８が補間を行う場合は、記憶部４３のパラメータ４３１が無効周波数領域４３１１を有している。無効周波数領域は、振動の周波数として設定することが出来ない周波数の領域である。図１３に示す無効周波数領域４３１１は、Ｘ軸、Ｚ軸別の無効周波数領域を示す。図１３の無効周波数領域４３１１を、横軸を周波数にして、（１）Ｘ軸の無効周波数領域、（２）Ｚ軸の無効周波数領域および（３）Ｘ軸、Ｚ軸の無効周波数領域を併記した図が図１４である。
　合成無効周波数領域作成部４８５は、Ｘ軸、Ｚ軸別の無効周波数領域４３１１に基づいて、図１４の（３）に示すような、Ｘ軸の無効周波数領域と、Ｚ軸の無効周波数領域とを合成した合成無効周波数領域を作成する。
　図１４の（３）に示すような合成無効周波数領域が設定されているときは、図５の例に対して、図１５に示すようにハッチングをかけたＮｏ．７～９，Ｎｏ．１１～１３およびＮｏ．１８～１９の条件は選択することが出来ない。一例として、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）のもとで、加工プログラム４３２によって、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）が指令された場合は、Ｎｏ．１１～１３の条件は選択することが出来ない。
　振動条件決定部４８４は、加工プログラム４３２によって指令された主軸回転速度と合成無効周波数領域とに基づいて、合成無効周波数領域の外で指令された主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）に最も近い主軸回転速度である２６６６（ｒ／ｍｉｎ）となるＮｏ．１４の条件の周波数６６．７（Ｈｚ）を選択する。なお、合成無効周波数領域として記憶される周波数帯は複数個あっても構わない。
　処理周期が十分小さい場合は、図１５のように１振動あたりの所要処理周期数が処理周期の２以上の整数倍の値しかとり得ないという事情は考慮しなくて済む。従って、処理周期が十分小さい場合に主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）、毎回転振動回数＝１．５（回／ｒ）の条件が与えられた場合は、
　３０００（ｒ／ｍｉｎ）×１．５（回／ｒ）／６０（ｓ）＝７５（Ｈｚ）
となる。しかし、合成無効周波数領域を回避して出来るだけ近い周波数は、主軸回転速度が１（ｒ／ｍｉｎ）刻みである条件下だと、主軸回転速度＝２７９９（ｒ／ｍｉｎ）となり、６９．９８（Ｈｚ）が振動条件決定部４８４により選択されることになる。
　また、毎回転振動回数（回／ｒ）として、０．５，１．５および２．５の３つの値が許容される状況下での振動条件を、主軸回転速度＝４０００（ｒ／ｍｉｎ）以下において主軸回転速度の値の順にソートして纏めて示した図８において、合成無効周波数領域に周波数が含まれる条件をハッチングで示したのが図１６である。毎回転振動回数（回／ｒ）として、０．５，１．５および２．５の３つの値が許容される状況下においては、振動条件決定部４８４は、合成無効周波数領域を回避した上で、加工プログラム４３２によって指令された主軸回転速度になるべく近い値の主軸回転速度の条件の周波数を振動切削の周波数として決定する。例えば、主軸回転速度＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）が指令された場合は、Ｎｏ．１８の条件は合成無効周波数領域内であるので、Ｎｏ．１７の条件の周波数が選択されることになる。このようにして数値制御装置３によれば、低周波振動切削加工における送り軸となる駆動軸毎の共振周波数または反共振周波数を全て回避した最適な周波数を設定することが可能となる。
実施の形態３．
　図１７は、実施の形態３による数値制御装置４の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置４においては、補間処理部４８が、振動切削に送り軸として使用される駆動軸を検出する振動切削軸検出部４８６をさらに備える。また、駆動部１０は、数値制御装置４上で規定された各軸方向に加工対象または工具を移動させるサーボモータ１１と、サーボモータ１１の位置および速度を検出する検出器１２と、検出器１２によって検出される位置および速度に基づいて、加工対象または工具の位置および速度の制御を行う各軸方向のＸ１軸サーボ制御部１３Ｘ１、Ｘ２軸サーボ制御部１３Ｘ２、Ｙ１軸サーボ制御部１３Ｙ１、Ｚ１軸サーボ制御部１３Ｚ１およびＺ２軸サーボ制御部１３Ｚ２と、を有する。それ以外の同一符号のブロックの機能は実施の形態２の図１２と同様なので説明を省略する。
　切削加工においては、複数の駆動軸を１つの制御対象とした系統ごとに加工プログラムが存在して、各系統の動作は並列的に実行が可能である。一例として、系統１に属する駆動軸がＸ１軸、Ｚ１軸およびＹ１軸であって、系統２に属する駆動軸がＸ２軸およびＺ２軸の２系統５軸で構成されているとする。そして、振動切削に使用可能な駆動軸は、Ｘ１軸、Ｚ１軸、Ｘ２軸およびＺ２軸であるとする。
　系統１で振動切削加工が開始された時点では、Ｘ１軸およびＺ１軸のうち一方のみに対する移動指令がなされていたとしても、振動切削軸検出部４８６は、系統１に属する駆動軸のうち振動切削に使用可能なＸ１軸およびＺ１軸の両方を検出する。振動切削に使用可能な駆動軸は、例えばパラメータ４３１に設定されている。無効周波数領域４３１１は、実施の形態２と同様に駆動軸毎の無効周波数領域を保持しており、合成無効周波数領域作成部４８５は、検出された駆動軸全ての無効周波数領域を合成する。振動条件決定部４８４は、合成された無効周波数領域以外の周波数を選択する。
　連続する振動切削送り指令ブロックで移動する軸が切り替わる場合に、ブロック間で振動条件の切り換えが発生すると、減速チェック待ちによる振動の収束、主軸回転数の変更などの待ち時間が生じて加工時間が長くなってしまう。これを防ぐために、Ｘ１軸およびＺ１軸のうち一方のみに対する移動指令がなされていたとしても合成無効周波数領域作成部４８５は無効周波数領域を合成する。これにより、振動切削加工に最初はＸ１軸を使用していたが、途中でＺ１軸を使用することになった場合に、無効周波数領域を回避するための周波数を切り替える作業を不要にすることが可能となる。
　系統１に属する駆動軸がＸ１軸、Ｚ１軸およびＹ１軸、系統２に属する駆動軸がＸ２軸およびＺ２軸の２系統５軸で構成されている状態での加工が実施された後に、Ｚ１軸とＺ２軸の軸交換により、各系統を構成する軸が、系統１に属する駆動軸がＸ１軸、Ｚ２軸およびＹ１軸、系統２に属する駆動軸がＸ２軸およびＺ１軸に変更された場合も同様である。上記と同様に、軸交換後の系統１で振動切削加工が開始された時点では、Ｘ１軸およびＺ２軸のうち一方のみに対する移動指令がなされていたとしても、振動切削軸検出部４８６は、系統１に属する駆動軸のうち振動切削に使用可能なＸ１軸およびＺ２軸の両方を検出する。そして、合成無効周波数領域作成部４８５は、検出された駆動軸全ての無効周波数領域を合成する。合成無効周波数領域作成部４８５は、軸交換後の系統１で振動切削に使用可能な駆動軸の合成無効周波数領域を作成する。その後、振動条件決定部４８４は、合成された無効周波数領域以外の周波数を選択する。実施の形態３では、系統１を例に説明したが、系統２についても系統１と同様にして周波数を選択すればよい。このようにして、数値制御装置４は、低周波振動切削加工における送り軸となる駆動軸が交換された場合であっても、駆動軸毎の共振周波数または反共振周波数を全て回避した最適な周波数を設定することが可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，２，３，４　数値制御装置、１０　駆動部、１１　サーボモータ、１２，１５　検出器、１３Ｘ１　Ｘ１軸サーボ制御部、１３Ｘ２　Ｘ２軸サーボ制御部、１３Ｙ１　Ｙ１軸サーボ制御部、１３Ｚ１　Ｚ１軸サーボ制御部、１３Ｚ２　Ｚ２軸サーボ制御部、１４　主軸モータ、１６　主軸制御部、２０　入力操作部、３０　表示部、４０　制御演算部、４１　入力制御部、４２　データ設定部、４３　記憶部、４４　画面処理部、４５　解析処理部、４６　機械制御信号処理部、４７　ＰＬＣ回路部、４８　補間処理部、４９　加減速処理部、５０　軸データ出力部、６１　加工対象、６２　工具、４３１　パラメータ、４３２　加工プログラム、４３３　画面表示データ、４３４　共有エリア、４５１　移動指令生成部、４５２　振動指令解析部、４８１　指令移動量算出部、４８２　振動移動量算出部、４８３　移動量重畳部、４８４　振動条件決定部、４８５　合成無効周波数領域作成部、４８６　振動切削軸検出部、４３１１　無効周波数領域。

Claims (4)

  1. 　工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、
    　無効周波数領域を保持する記憶部と、
    　前記加工対象を回転させる主軸の回転速度と、前記主軸が１回転する間の前記振動の振動回数と、前記無効周波数領域と、に基づいて前記振動の周波数を決定する振動条件決定部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  2. 　工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、
    　前記振動に係る複数の前記駆動軸毎の無効周波数領域を保持する記憶部と、
    　前記駆動軸ごとの前記無効周波数領域を合成して合成無効周波数領域を作成する合成無効周波数領域作成部と、
    　前記加工対象を回転させる主軸の回転速度と、前記主軸が１回転する間の前記振動の振動回数と、前記合成無効周波数領域と、に基づいて前記振動の周波数を決定する振動条件決定部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  3. 　前記振動を生ずる送り軸として使用可能な駆動軸を検出する振動切削軸検出部をさらに備え、
    　前記合成無効周波数領域作成部は、前記振動切削軸検出部が検出した前記駆動軸ごとの前記無効周波数領域を合成して合成無効周波数領域を作成する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
  4. 　前記振動条件決定部は、前記振動の１周期が前記駆動軸に対する移動指令が作成される処理周期の整数倍になるという条件下で、前記振動の周波数を決定する
    　ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の数値制御装置。
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KR1020177014015A KR101863019B1 (ko) 2014-11-26 2014-11-26 수치 제어 장치
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117203A1 (ja) * 2016-12-22 2018-06-28 シチズン時計株式会社 工作機械およびその制御装置
JPWO2021153482A1 (ja) * 2020-01-27 2021-08-05
WO2023007602A1 (ja) * 2021-07-28 2023-02-02 ファナック株式会社 工作機械の制御装置
JP7433572B1 (ja) 2023-07-31 2024-02-19 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6353884B2 (ja) * 2016-10-04 2018-07-04 Dmg森精機株式会社 加工条件決定装置及び切削工具選択装置
JP6503000B2 (ja) * 2017-04-18 2019-04-17 ファナック株式会社 揺動切削を行う工作機械の制御装置
JP6991774B2 (ja) * 2017-08-01 2022-01-13 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置および工作機械
JP6629816B2 (ja) * 2017-10-31 2020-01-15 ファナック株式会社 診断装置および診断方法
KR102602751B1 (ko) * 2018-03-30 2023-11-15 시티즌 도케이 가부시키가이샤 공작 기계
DE112019003996B4 (de) * 2018-08-09 2024-04-18 Murata Machinery, Ltd. Bearbeitungsvorrichtung und Schneideverfahren
WO2020084772A1 (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法
JP7195110B2 (ja) * 2018-10-26 2022-12-23 シチズン時計株式会社 工作機械及び制御装置
DE112018008087B4 (de) * 2018-11-29 2022-09-08 Mitsubishi Electric Corporation Numerisches Steuerungsgerät und numerisches Steuerungsverfahren

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150201A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Mitsubishi Materials Corp 振動工具による切削方法及び切削装置
JP2002301601A (ja) * 2001-04-05 2002-10-15 Canon Inc 加工装置および加工方法
JP2008228526A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置
JP2009279715A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toshiba Mach Co Ltd 微細形状切削加工方法および微細形状切削加工装置。
JP2011199363A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Konica Minolta Business Technologies Inc 制御装置及び画像形成装置
JP2012115963A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Okuma Corp 工作機械の振動抑制装置及び方法
JP2013103279A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Hariki Seiko Co Ltd 工作機械
JP2013132706A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Jtekt Corp 工作機械の動特性算出装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143901A (ja) 1982-02-18 1983-08-26 Junichiro Kumabe 精密高速振動旋削方法
JPH06285701A (ja) * 1993-04-05 1994-10-11 Fanuc Ltd Ｎｃ旋削加工装置
JPH1043901A (ja) 1996-08-06 1998-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 切屑分断化旋削方法とその旋削装置
US5778745A (en) 1996-02-21 1998-07-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Chip-broken turning method and apparatus
JPH1043906A (ja) 1996-08-07 1998-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 凹溝の旋削方法および旋削装置
JP3887197B2 (ja) * 2001-10-02 2007-02-28 株式会社森精機製作所 Ｎｃ工作機械の補正装置
US7508116B2 (en) 2005-09-07 2009-03-24 Panasonic Corporation Method and apparatus for vibration machining with two independent axes
KR101011092B1 (ko) 2007-07-19 2011-01-25 도시바 기카이 가부시키가이샤 미세 형상 절삭 가공 장치 및 미세 형상 절삭 가공 방법
TWI400591B (zh) * 2010-03-12 2013-07-01 Ind Tech Res Inst 具有線上振動偵測調控之工具機
JP5643676B2 (ja) * 2011-02-24 2014-12-17 オークマ株式会社 振動抑制機能を備えた数値制御装置
US9381608B2 (en) * 2011-03-28 2016-07-05 Okuma Corporation Vibration determination method and vibration determination device
CN102145469A (zh) * 2011-04-29 2011-08-10 深圳市平进股份有限公司 在数控机床工作时检测切削刀具磨损的方法及装置
TWI472402B (zh) * 2012-02-10 2015-02-11 中原大學 Tool flutter monitoring method
JP5852467B2 (ja) * 2012-02-23 2016-02-03 オークマ株式会社 数値制御装置
JP5908342B2 (ja) * 2012-05-17 2016-04-26 オークマ株式会社 工作機械の加工振動抑制方法及び加工振動抑制装置
JP5139591B1 (ja) 2012-09-12 2013-02-06 ハリキ精工株式会社 工作機械
JP5139592B1 (ja) 2012-09-12 2013-02-06 ハリキ精工株式会社 工作機械
DE102012219254B4 (de) * 2012-10-22 2015-01-29 Sauer Ultrasonic Gmbh Versorgungsschaltung, Versorgungssystem, Werkzeugaktor, Werkzeug
JP5908386B2 (ja) 2012-10-30 2016-04-26 オークマ株式会社 工作機械
WO2014125569A1 (ja) * 2013-02-12 2014-08-21 三菱電機株式会社 数値制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150201A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Mitsubishi Materials Corp 振動工具による切削方法及び切削装置
JP2002301601A (ja) * 2001-04-05 2002-10-15 Canon Inc 加工装置および加工方法
JP2008228526A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置
JP2009279715A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Toshiba Mach Co Ltd 微細形状切削加工方法および微細形状切削加工装置。
JP2011199363A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Konica Minolta Business Technologies Inc 制御装置及び画像形成装置
JP2012115963A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Okuma Corp 工作機械の振動抑制装置及び方法
JP2013103279A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Hariki Seiko Co Ltd 工作機械
JP2013132706A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Jtekt Corp 工作機械の動特性算出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3225355A4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117203A1 (ja) * 2016-12-22 2018-06-28 シチズン時計株式会社 工作機械およびその制御装置
JPWO2018117203A1 (ja) * 2016-12-22 2019-07-04 シチズン時計株式会社 工作機械およびその制御装置
US11084101B2 (en) 2016-12-22 2021-08-10 Citizen Watch Co., Ltd. Machine tool and control device for the machine tool
JPWO2021153482A1 (ja) * 2020-01-27 2021-08-05
WO2021153482A1 (ja) * 2020-01-27 2021-08-05 ファナック株式会社 工作機械の制御装置
JP7410187B2 (ja) 2020-01-27 2024-01-09 ファナック株式会社 工作機械の制御装置
WO2023007602A1 (ja) * 2021-07-28 2023-02-02 ファナック株式会社 工作機械の制御装置
JP7433572B1 (ja) 2023-07-31 2024-02-19 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法

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