WO2018117203A1 - 工作機械およびその制御装置 - Google Patents

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WO2018117203A1
WO2018117203A1 PCT/JP2017/045855 JP2017045855W WO2018117203A1 WO 2018117203 A1 WO2018117203 A1 WO 2018117203A1 JP 2017045855 W JP2017045855 W JP 2017045855W WO 2018117203 A1 WO2018117203 A1 WO 2018117203A1
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vibration
combination
workpiece
cutting tool
machine tool
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PCT/JP2017/045855
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村松　正博
大介 坂下
春彦 御園
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シチズン時計株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a machine tool and its control device.
  • a vibration tool includes a cutting tool for cutting a workpiece, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the workpiece at a predetermined rotational speed, and a vibrating means for relatively reciprocally vibrating the cutting tool and the workpiece.
  • a machine tool is known that performs vibration cutting of a workpiece while feeding the cutting tool and the workpiece in a predetermined machining feed direction with vibration at a frequency per rotation relative to the vibration frequency of the means ( For example, see Patent Document 1.)
  • the vibration frequency of the vibration means is determined based on a cycle that can be commanded by the machine tool control device, and is automatically corrected to a vibration condition usable by the machine tool control device with respect to the vibration condition input by the user. (For example, refer to Patent Document 2).
  • the vibration frequency of the vibration means is determined based on a cycle that can be commanded by the control device of the machine tool, it is not easy to perform machining under vibration conditions that can be selected by the machine tool.
  • the present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides a machine tool and a control device for the same that allow a user to select a vibration condition according to an input value of rotation speed or vibration frequency. It is to be.
  • the present invention provides a cutting tool for cutting a workpiece, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the workpiece, and feeding the cutting tool and the workpiece in a predetermined machining feed direction.
  • a machine tool provided with a feeding means to be operated and a vibration means for reciprocally vibrating the cutting tool and the workpiece, and the relative rotation between the cutting tool and the workpiece, and the cutting tool relative to the workpiece.
  • a machine tool control device having a control unit that causes the machine tool to perform vibration cutting of a workpiece by a feeding operation with reciprocating vibration, Input means for inputting the relative rotation speed or vibration frequency between the cutting tool and the workpiece; vibration frequency caused by a period that can be commanded to the vibration means; and the rotation speed or vibration input via the input means.
  • Selection means for enabling selection of a combination of parameters consisting of rotation speed and vibration frequency determined based on the number, and the rotation speed based on a predetermined combination selected from the combinations made selectable by the selection means
  • setting means for setting each parameter of the frequency in the control unit.
  • the selection means displays a combination of parameters obtained from the obtained rotation speed and vibration frequency so as to be selectable.
  • a combination of the parameters and a graph graphically showing a vibration operation corresponding to the combination of the parameters are displayed.
  • the said control part is provided with the combination table which consists of a some combination based on the said vibration frequency, The said selection means shows the combination with a small difference with the value input via the said input means. It is possible to select from.
  • control unit includes an adding unit that newly selects a combination different from the combination that can be selected by the selecting unit, and the selecting unit selects the different combination selected by the adding unit. It is characterized by enabling.
  • a combination of vibration conditions that can be set in the machine tool can be selected. Therefore, the user can easily select a desired vibration condition and perform vibration cutting on the machine tool. Processing can be performed.
  • the user can easily confirm the vibration operation when performing the cutting process in response to the input to the input means. It becomes possible. For example, it is possible to easily check the idling motion range in which the cutting tool does not cut the workpiece.
  • the control unit includes an adding unit that newly selects a combination that is different from the combination that can be selected by the selecting unit, and the selecting unit can select a different combination that is selected by the adding unit.
  • the combination of parameters can be easily changed according to the workpiece to be cut. Even if there is no desired vibration condition among the vibration conditions that can be selected, a new vibration condition can be added. Therefore, the desired vibration condition can be selected as the vibration condition to be selected.
  • the machine tool 100 according to the present invention includes a main shaft 110, a cutting tool base 130 ⁇ / b> A, and a control device 180.
  • a chuck 120 is provided at the tip of the main shaft 110.
  • the main shaft 110 is used as a work holding means, and the work W is held on the main shaft 110 via the chuck 120.
  • the spindle 110 is rotatably supported by the spindle stock 110A and is driven to rotate by the power of the spindle motor.
  • the spindle motor can be a known built-in motor provided between the spindle stock 110A and the spindle 110, for example.
  • a Z-axis direction feed mechanism 160 is provided on the bed of the machine tool 100.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 includes a base 161 integrated with the bed, and a Z-axis direction guide rail 162 fixed to the base 161.
  • a Z-axis direction feed table 163 is slidably supported on the Z-axis direction guide rail 162 via a Z-axis direction guide 164.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A is mounted on the Z-axis direction feed table 163.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A is arranged so that the axial direction of the main shaft 110 coincides with the extending direction of the Z-axis direction guide rail 162.
  • the headstock 110A is provided so as to be movable in the axial direction (Z-axis direction in the figure) of the main shaft 110 by the Z-axis direction feed mechanism 160, and the main shaft 110 can move along the Z-axis direction via the headstock 110A.
  • a mover 165 a of the linear servo motor 165 is provided on the Z-axis direction feed table 163.
  • a stator 165 b of the linear servo motor 165 is provided on the base 161.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 is provided on the bed side of the machine tool 100.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 includes a base 151 that is integral with the bed side, and an X-axis direction guide rail 152 that extends in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis direction in the vertical direction.
  • the X-axis direction guide rail 152 is fixed to the base 151, and an X-axis direction feed table 153 is slidably supported on the X-axis direction guide rail 152 via the X-axis direction guide 154.
  • a cutting tool base 130A is mounted on the X-axis direction feed table 153.
  • the cutting tool base 130 ⁇ / b> A is provided so as to be movable in the X-axis direction by the X-axis direction feed mechanism 150.
  • the cutting tool base 130 ⁇ / b> A constitutes a tool rest on which a cutting tool 130 such as a cutting tool for processing the workpiece W is mounted and holds the cutting tool 130.
  • a mover 155 a of the linear servo motor 155 is provided on the X-axis direction feed table 153.
  • a stator 155 b of the linear servo motor 155 is provided on the base 151.
  • the Y-axis direction feed mechanism can have the same structure as the X-axis direction feed mechanism 150.
  • the Y-axis direction feed table is moved in the Y-axis direction by driving the linear servo motor, and the cutting tool base 130A is moved in the Y-axis direction.
  • the cutting tool 130 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • a Y-axis direction feed mechanism may be provided on the bed side via the X-axis direction feed mechanism 150, and the cutting tool base 130A may be mounted on the Y-axis direction feed table.
  • the rotation of the main shaft 110 and the movement of the X-axis direction feed mechanism 150, the Z-axis direction feed mechanism 160, and the like are controlled by the control device 180.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 and the Z-axis direction feed mechanism 160 or a feed means including the Y-axis direction feed mechanism constitutes the X-axis direction feed mechanism 150 or the Y-axis direction feed mechanism and the Z-axis direction feed mechanism 160.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A and the cutting tool base 130 ⁇ / b> A can be moved to predetermined positions.
  • the cutting tool 130 is moved relative to the spindle 110, and the spindle 110 is moved relative to the workpiece W and the cutting tool 130.
  • the workpiece W can be processed into a desired shape by being driven as a rotating means for rotating and rotating the workpiece W with respect to the cutting tool 130.
  • the configuration in which both the headstock 110A and the cutting tool base 130A can move has been described.
  • the mainhead base 110A is fixed to the bed, and the cutting tool base 130A is set in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the structure may be movable in the Z-axis direction.
  • the feed means is constituted by a feed mechanism that moves the cutting tool base 130A.
  • the cutting tool base 130A may be fixed to the bed, and the head stock 110A may be configured to be movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the feeding means is constituted by a feeding mechanism provided on the bed.
  • the linear servo motor is used for the X-axis direction feed mechanism 150 and the Z-axis direction feed mechanism 160.
  • a known ball screw and servo motor may be used.
  • the motor that rotates the cutting tool 130 corresponds to the rotating means of the present invention.
  • the control unit 181 of the control device 180 moves the headstock 110A forward by a predetermined amount of advance (forward movement), and then moves backward (backward) by a predetermined amount of reverse movement.
  • the cutting tool 130 can be fed to the workpiece W in the feed direction by a difference (advance amount) between the advance amount and the reverse amount with vibration along the feed direction.
  • the vibrating means is constituted by feeding means including the X-axis direction feeding mechanism 150 and the Z-axis direction feeding mechanism 160 or the Y-axis direction feeding mechanism, and moves the headstock 110A and the cutting tool stage 130A forward and backward.
  • the cutting tool 130 can be vibrated with respect to the workpiece W.
  • the cutting tool 130 is fed to the workpiece W along with the vibration along the feeding direction by the feeding means that also serves as the vibration means, and is changed by one rotation of the spindle 110, that is, the spindle phase is changed from 0 ° to 360 °.
  • the workpiece W is cut by using the total of the above-mentioned progress amount as a feed amount.
  • An imaginary line (one-dot chain line) passing through the valley of the waveform becomes a feed straight line, and the position of the main axis phase 360 ° on the feed straight line corresponds to the feed amount per rotation of the workpiece W.
  • the vertical axis of the graph represents the position of the cutting tool 130 relative to the workpiece W in the machining feed direction
  • the horizontal axis of the graph represents one rotation of the workpiece W, that is, the spindle phase 0
  • a cutting locus of vibration cutting by the cutting tool 130 on the outer peripheral surface of the workpiece developed from the angle of 360 ° to 360 ° along the circumferential direction of the workpiece is shown.
  • the locus (indicated by a broken line in FIG. 4) is shifted in the main axis phase direction (horizontal axis direction of the graph of FIG. 4).
  • the position of the shallowest point (in other words, the peak of the mountain as viewed from the cutting tool 130) of the phase valley of the workpiece outer peripheral surface shape shown by the broken line in FIG. 4 is the workpiece shown by the solid line in FIG.
  • the main axis phase direction (horizontal axis direction of the graph) shifts without matching.
  • the vibration cutting has a phase and amplitude at which the cutting trajectory at the time of reciprocating vibration and the cutting trajectory at the time of backward movement intersect each other,
  • the cutting part partially overlaps, and the n + 1 rotation cutting part on the outer peripheral surface of the workpiece includes the cut part at the nth rotation, and vibration cutting is performed when passing through the already cut cutting locus.
  • an idling operation in which the cutting tool 130 does not cut the workpiece W occurs.
  • Cutting waste generated from the workpiece W during vibration cutting is sequentially divided by this idle swinging operation.
  • the machine tool 100 can smoothly perform the vibration cutting of the workpiece W while dividing the cutting waste by the reciprocating vibration along the processing feed direction by the cutting tool 130.
  • the period during which the n + 1-th cut portion of the outer peripheral surface of the workpiece is included in the n-th cut portion is reduced, and the n + 1-th cut is performed.
  • the portion does not reach the n-th cut portion, the idling motion does not occur.
  • the period during which the n + 1-th cut portion is included in the n-th cut portion varies depending on the feed amount and the amplitude of the vibration waveform, so that the vibration waveform is proportional to the feed amount so that an idling motion occurs. Set the amplitude.
  • the amplitude is set by multiplying the feed amount by the amplitude feed ratio Q, where the ratio of the amplitude to the feed amount is the amplitude feed ratio Q.
  • FIG. 4 shows an example in which the cutting portion at the current forward movement and the cutting portion at the next backward movement partially overlap the shallowest point of the phase valley.
  • the idling motion of the cutting tool 130 occurs, for example, if the cut portion of the workpiece outer peripheral surface at the (n + 1) th rotation of the spindle 110 includes a cut portion of the workpiece outer peripheral surface at the nth rotation of the spindle 110.
  • the cutting trajectory of the cutting tool 130 during the backward movement at the (n + 1) th rotation (n is an integer of 1 or more) on the outer peripheral surface of the workpiece may reach the cutting trajectory of the cutting tool 130 at the nth rotation of the outer peripheral surface of the workpiece.
  • the cutting portion of the workpiece outer peripheral surface at the (n + 1) th rotation of the main shaft 110 and the cut portion of the workpiece outer peripheral surface at the nth rotation of the main shaft 110 are brought close to each other and divided so that the cutting waste is broken at the adjacent portion. Also good.
  • the phases of the shapes cut by the cutting tool 130 in the (n + 1) th rotation and the nth rotation of the workpiece W do not have to coincide with each other (the same phase), and it is not always necessary to reverse 180 °.
  • the frequency N which is the number of times that the workpiece W and the cutting tool 130 are reciprocally oscillated while the spindle 110 is rotated once, is 1.1, 1.25, 2.6, 3.75 (times / r), for example. ) Etc.
  • the frequency N can be set to a value smaller than 1 (times / r) (0 ⁇ frequency N ⁇ 1.0).
  • the spindle 110 rotates more than one rotation before the cutting tool base 130A makes one reciprocation.
  • control unit 181 of control device 180 issues an operation command at a predetermined command cycle.
  • the reciprocating vibration of the head stock 110A (main shaft 110) or the cutting tool base 130A (cutting tool 130) can be operated at a predetermined vibration frequency f based on the command period of the control unit 181.
  • the head stock 110A (main shaft 110) or the cutting tool base 130A (cutting tool 130) can be reciprocally oscillated only at a plurality of predetermined limited frequencies that are reciprocals of values that are integral multiples of the reference period.
  • a group of vibration frequencies f corresponding to the command cycle is a vibration frequency f group
  • the vibration frequency of the head stock 110A or the cutting tool base 130A is determined to be a value selected from the vibration frequency f group.
  • the command cycle may be set by a multiple other than an integer multiple of the reference cycle (2 (ms)).
  • the frequency N is proportional to the vibration frequency f and inversely proportional to the rotation speed S.
  • the main shaft 110 rotates at a higher speed as the vibration frequency f is increased and the frequency N is decreased.
  • the control device 180 of the present embodiment can select and select a vibration condition according to the input means 182 that allows a user to input a desired rotation speed or vibration frequency and the input rotation speed or vibration frequency.
  • Presenting means 183 for presenting to the user and setting means 184 for setting the selected vibration condition in the control unit 181 are provided.
  • the input unit 182 includes an input device such as a keyboard or a touch panel linked to the presentation unit 183, and can input the rotation speed or the vibration frequency to the presentation unit 183 by a user input operation.
  • the presenting means 183 uses the vibration frequency f resulting from the period that can be commanded to the vibration means and the input rotation speed or vibration frequency to set the rotation speed or vibration frequency close to the input rotation speed or vibration frequency to the vibration frequency.
  • the calculation unit 183a to be calculated in response, the selection unit 183b to select a combination candidate of each parameter composed of the rotation speed and the vibration frequency calculated by the calculation unit 183a, and the parameter combination candidate selected by the selection unit 183b to the user
  • a selection unit 183c that presents the selection to be selectable.
  • the selection unit 183c corresponds to the selection unit of the present invention.
  • a memory 185 that stores a combination table that indicates a correspondence relationship between each vibration frequency f of the vibration frequency f group and the rotation speed S (or vibration frequency N) with respect to an arbitrary vibration frequency N (or rotation speed S) in advance.
  • the presenting unit 183 selects the parameter combination candidates selected from the combination table stored in the memory 185 by the selection unit 183b in the order close to the input rotation speed or vibration frequency value. Can be extracted.
  • the combination table limits the number of vibrations N set in the control unit 181 to a plurality of predetermined values, and sets the number of combinations of each predetermined vibration frequency f and the number of rotations S calculated from the plurality of limited vibrations N. It may be finite. Note that a plurality of candidate combinations of parameters may be selected, or only one may be selected.
  • a display unit 186 composed of a display or the like is linked to the presentation unit 183, and a combination candidate selected by the presentation unit 183 is configured to be displayed on the display unit 186.
  • the setting unit 184 includes, for example, a touch panel of a display, and selects a combination desired by the user by touching a combination candidate displayed on the display unit 186, and includes the selected combination including the vibration frequency f. Thus, it can be set in the control unit 181 as a parameter of the vibration condition.
  • the control unit 181 controls the spindle 110, the vibration unit, and the feeding unit based on the vibration condition set by the setting unit 184, and causes the machine tool 100 to perform vibration cutting of the workpiece W.
  • the user can easily grasp the vibration conditions that can be selected by the machine tool 100, and can easily cause the machine tool 100 to perform processing according to the vibration conditions grasped and selected by the user.
  • the input of a desired rotation speed or vibration frequency by the user uses an input device such as a keyboard or a touch panel as in the present invention.
  • the values of the rotation speed S and the vibration frequency N are described in the machining program.
  • the frequency N can be set as an argument in a predetermined program block (one line of the program).
  • the rotation speed S of the spindle 110 generally described in the machining program and the frequency N called as an argument by execution of the program block Is input to the presenting means 183.
  • the presentation means 183 (calculation part 183a) demonstrated the example which calculates rotation speed and a frequency based on the rotation frequency or frequency input with the vibration frequency f.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the present invention can be applied to a case where calculation is not involved, such as obtaining a rotation speed or a vibration frequency from a predetermined table.
  • the selection unit 183c may display the combination candidates on the display unit 186, or may notify the combination candidates to the user, for example, by voice.
  • FIG. 5 shows an example of a vibration condition setting flowchart by the control device 180 in the first embodiment.
  • the control device 180 is preliminarily provided with a memory 185 that stores the combination table.
  • the presenting unit 183 determines whether or not the rotation number or the vibration frequency is input by the user via the input unit 182 (STEP 101).
  • the presenting unit 183 sets the input rotation speed or vibration frequency as a target value for selecting a combination (STEP 102). For example, when the rotation speed is input, the input rotation speed is set as the target rotation speed Su, and when the vibration frequency is input, the input vibration frequency is set as the target vibration frequency Nu, and the set target frequency is set.
  • the rotation speed Su or the target vibration frequency Nu is stored in the memory 185.
  • the presenting unit 183 selects a candidate for a combination of vibration conditions close to the target rotation speed Su or the target vibration frequency Nu (STEP 103). For example, when selecting a combination candidate based on the target rotational speed Su, the presentation unit 183 compares the target rotational speed Su stored in the memory 185 in STEP 101 with the rotational speed of each combination in the combination table, and performs the target rotational speed. A combination close to several Su is extracted as a selection candidate. Specifically, the presenting unit 183 calculates a difference between the target rotation speed Su and the rotation speed of each combination, and extracts combinations as selection candidates in order of increasing difference.
  • the presenting means 183 displays the selected combination as a selection candidate of the vibration conditions that the machine tool 100 can operate to the user via the display unit 186 (STEP 104).
  • each combination candidate is displayed on the display unit 186 so that one can be selected as a vibration condition from the plurality of combination candidates.
  • a determination button and a rejection button can be displayed on the display unit 186 so that the vibration condition can be determined or rejected.
  • the selected combination can be configured to be set in the control unit 181 as a vibration condition parameter including the vibration frequency f.
  • the combinations may be easily compared by sorting and displaying in order from the target rotational speed Su or the target frequency Nu. .
  • a determination button and a rejection button can be displayed on the display unit 186 as two choices so that the presented combination can be determined or rejected as a vibration condition.
  • the presentation unit 183 deletes the combination display on the display unit 186 and switches to a display for inputting a desired rotation speed or vibration frequency. It controls so that a user can input via the input means 182.
  • the setting unit 184 vibrates the determined combination with the rotation speed S, the vibration frequency N, and the vibration frequency.
  • Each parameter of the vibration condition is set in the control unit 181 as the frequency f (STEP 106).
  • Each set parameter can be stored in the memory 185 as a vibration condition selection history.
  • the control unit 181 operates the spindle 110 and the cutting tool 130 using the parameters set by the setting unit 184 as vibration conditions to perform vibration cutting of the workpiece W.
  • the machine tool 100 can be selected from the combinations of vibration conditions that can be operated, so the user selects a condition close to the desired vibration condition,
  • the vibration cutting of the workpiece W can be performed by grasping the vibration condition.
  • the rotation is calculated from each vibration frequency f of the vibration frequency f group shown in FIG.
  • the number correspondence table is stored in the memory 185 as a combination table used when selecting a combination candidate.
  • each combination candidate is presented on the display unit 186 together with a selection button 187, a decision button 188, and a rejection button 189.
  • the control unit 181 controls the rotation of the spindle 110 and the reciprocating vibration of the cutting tool 130 based on the set vibration conditions, and performs vibration cutting of the workpiece W.
  • a vibration condition close to the desired rotation number input by the user can be selected.
  • Cutting can be performed.
  • the phase of the cutting locus generated on the outer peripheral surface of the work is reversed by 180 ° for each rotation of the spindle 110.
  • a vibration condition having a rotational speed close to the number can be selected, and the cutting waste can be reliably divided.
  • the second embodiment of the present invention uses another vibration condition combination table for the control device 180 in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. Description of is omitted. Therefore, the second embodiment will be described in detail.
  • the setting means 184 sets the desired number of rotations input via the input means 182 as a fixed value. A certain target rotational speed Su is set, and a combination as a selection candidate is selected based on the frequency value calculated from the target rotational speed Su and each vibration frequency f.
  • the input unit 182 When 1500 is input as the value of the rotational speed, 1500 (r / min) is set as the target rotational speed Su.
  • the presenting means 183 is configured to extract a value close to the integer +0.5 with respect to the calculated frequency, the difference between the calculated frequency and the integer +0.5 is compared. Then, a combination with a small difference is selected as a vibration condition candidate that can be selected by the user.
  • the desired rotational speed input by the user is fixed to the target rotational speed Su, and the vibration conditions desired by the user are set from the combination candidates selected based on the target rotational speed Su, and vibration cutting is performed. It can be performed. Further, the value input by the user by the input means 182 is changed to the rotation frequency to be the vibration frequency, the input desired vibration frequency is fixed to the target vibration frequency Nu, and each vibration frequency of the target vibration frequency Nu and the vibration frequency group f is set. The number of rotations calculated from f may be used as a combination candidate.
  • the third embodiment of the present invention uses another vibration condition setting flowchart for the control device 180 in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. Description of is omitted. Therefore, the third embodiment will be described in detail.
  • the control unit 180 described above newly selects a combination candidate different from the combination candidate presented on the display unit 186 according to a user instruction, and then presents it on the display unit 186.
  • An additional means for newly selecting a combination candidate is provided. For example, when displaying the combination candidate selected by the presentation unit 183 on the display unit 186, the adding unit displays an additional button for adding a different combination on the display unit 186, and whether or not the addition button is selected on the input unit 182. It is controlled to make it judge.
  • FIG. 9 An example of a vibration condition setting flowchart in the third embodiment is shown in FIG.
  • STEPs 301 to 306 are the same processing as STEPs 101 to 106 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • an add button 190 that allows addition of a different combination candidate is presented, and it is confirmed whether or not the add button 190 has been selected (STEP 307 in FIG. 9). ).
  • the presentation unit 183 selects a combination candidate different from the combination candidates already presented from the combination table (STEP 308).
  • a combination candidate to be added among the combinations close to the target rotational speed Su or the target vibration frequency Nu in the combination table extracted in STEP 303, a combination closest to the already presented combination (small error) is selected.
  • the fourth, fifth, sixth,... are additionally presented in order from the nearest combination according to the number of times the add button is selected.
  • the combination candidates selected in STEP 308 are additionally displayed on the display unit 186 by STEP 304.
  • the presenting unit 183 may be configured to display on the display unit 186, to input / output by voice, or a combination of these.
  • Example 4 In the fourth embodiment of the present invention, different display contents are used for the control device 180 in the first embodiment, and the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment. Is omitted. Therefore, the fourth embodiment will be described in detail.
  • an input field 191 for a desired rotation speed S, amplitude feed ratio Q, vibration frequency N, cutting feed, and material diameter is displayed on the display unit 186.
  • the user can input the rotation speed S, the amplitude feed ratio Q, the vibration frequency N, the cutting feed, and the material diameter.
  • the cutting feed corresponds to the feed amount per rotation of the workpiece W.
  • the amplitude feed ratio Q and the frequency N are not set in the input field 191, they can be set as predetermined default values.
  • the default value of the amplitude feed ratio Q can be 1.5
  • the frequency N that can be selected as the default value can be 1.5, 2.5, 3.5, 4.5 (times / r).
  • the presentation unit 183 sets the target rotation speed Su to 1500.
  • the presenting unit 183 selects three combinations to be presented in the order close to the target rotational speed Su, 1500, 1538, and 1429 are selected in the order closest to the input rotational speed.
  • a button 187a and a decision button 188 are shown.
  • combinations of parameters such as the rotation speed, the vibration frequency, and the frequency are shown.
  • the graph column 193 graphically shows a two-dimensional vibration operation with the cutting tool position and the main shaft phase as vertical and horizontal axes, respectively.
  • the cutting locus of the cutting tool 130 in the first rotation of the spindle 110 is indicated by a solid line
  • the cutting locus of the cutting tool 130 in the second rotation of the spindle 110 is indicated by a broken line.
  • a one-dot chain line indicates cutting feed
  • a two-dot chain line indicates maximum actual feed. The maximum actual feed is obtained from the set cutting feed, the amplitude feed ratio Q, and the vibration frequency N, and the spindle phase 0 ° and the end point of the forward movement of the cutting tool 130 in the first rotation of the spindle 110 (return start point).
  • the cutting tool 130 operates at a maximum actual feed larger than the set cutting feed (one-dot chain line). Further, it can be seen from this graph that the idling motion occurs in the vicinity of the main shaft phase of 72 °, 216 °, and 360 °.
  • the display unit 186 includes a display field 192 and a graph field 193, a next button 187a, a back button 187b, and a decision button 188.
  • the graph column 193 graphically shows a two-dimensional vibration operation.
  • the cutting locus of the cutting tool 130 at the first rotation of the spindle 110 is indicated by a solid line
  • the cutting locus of the cutting tool 130 at the second rotation of the spindle 110 is indicated by a broken line
  • the spindle phase is 120 °. It can be seen that the idling motion occurs around 360 °.
  • the display unit 186 described with reference to FIG. 12 is displayed.
  • the display section 186 shows a display field 192, a graph field 193, a return button 187b, and an enter button 188.
  • the graph column 193 graphically shows a two-dimensional vibration operation, and similarly to FIGS.
  • the cutting locus of the cutting tool 130 at the first rotation of the main shaft 110 is indicated by a solid line, and the second rotation of the main shaft 110.
  • the cutting locus of the cutting tool 130 at is indicated by a broken line. From this graph, it can be seen that the idling motion occurs in the vicinity of the main shaft phase of 51.4 °, 154.2 °, 257 °, and 360 °.
  • the display unit 186 in FIG. 13 is displayed.
  • the display unit 186 in FIG. 12 is displayed.
  • the vibration frequency f is set to 62.5 (Hz).

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Abstract

入力した回転数または振動数の値に応じて、振動条件をユーザに選択可能にする工作機械とその制御装置を提供すること。切削工具（１３０）とワーク（Ｗ）との相対的な回転数または振動数の値を入力する入力手段（１８２）と、振動手段（１５０）、（１６０）に指令可能な周期に起因する振動周波数と入力手段（１８２）を介して入力された回転数または振動数とに基づいて求められる回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせを選択可能にする選択手段（１８３ｃ）と、この選択手段（１８３ｃ）によって選択可能にされた組み合わせから選択された所定の組み合わせに基づいた回転数および振動数の各パラメータを制御部（１８１）に設定する設定手段（１８４）とを有する工作機械（１００）の制御装置（１８０）。

Description

工作機械およびその制御装置
　本発明は、工作機械およびその制御装置に関する。
　従来、ワークを切削加工する切削工具と、この切削工具とワークとを相対的に所定の回転数で回転させる回転手段と、切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え振動手段の振動周波数に応じた相対回転1回転あたりの振動数の振動を伴って切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送りながらワークの振動切削加工を行わせる工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　また、振動手段の振動周波数は工作機械の制御装置が指令可能な周期に基づいて定まり、ユーザの入力した振動条件に対して、工作機械の制御装置で使用可能な振動条件に自動的に補正されることが知られている（例えば特許文献２参照。）。
特開２００１－１５０２０１号公報（特に、請求項１、図１参照） 国際公開第２０１５／１４６９４６号（特に、請求項１、図６参照）
　振動手段の振動周波数は工作機械の制御装置が指令可能な周期に基づいて定まるため、工作機械が選択できる振動条件によって加工を行わせることは容易ではなかった。
　本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するものであって、入力した回転数または振動数の値に応じて、振動条件をユーザに選択可能にする工作機械とその制御装置を提供することである。
　上記課題を解決するための本発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械に設けられ、前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、前記工作機械にワークの振動切削加工を実行させる制御部を有する工作機械の制御装置であって、
前記切削工具とワークとの相対的な回転数または振動数を入力する入力手段と、前記振動手段に指令可能な周期に起因する振動周波数と前記入力手段を介して入力された前記回転数または振動数とに基づいて求められる回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせを選択可能にする選択手段と、該選択手段によって選択可能にされた組み合わせから選択された所定の組み合わせに基づいた前記回転数および振動数の各パラメータを前記制御部に設定する設定手段とを有することを第１の特徴とする。
　第２に、前記選択手段が、求められた前記回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせを選択可能に表示させることを特徴とする。
　第３に、前記各パラメータの組み合わせと、該各パラメータの組み合わせに対応する振動動作をグラフィカルに示すグラフとが表示されることを特徴とする。
　第４に、前記制御部が、前記振動周波数に基づいた複数の組み合わせからなる組み合わせテーブルを備え、前記選択手段が、前記入力手段を介して入力された値との差が小さい組み合わせを前記組み合わせテーブルから選択可能にすることを特徴とする。
　第５に、前記制御部が、前記選択手段によって選択可能にされた組み合わせとは異なる組み合わせを新規に選出する追加手段を有し、前記選択手段が、前記追加手段によって選出された異なる組み合わせを選択可能にすることを特徴とする。
　第６に、上述した制御装置を備えた工作機械であることを特徴とする。
　以上のように構成される工作機械の制御装置によると、工作機械に設定可能な振動条件の組み合わせが選択可能にされるため、ユーザは所望の振動条件を容易に選択して工作機械に振動切削加工を行わせることができる。
　各パラメータの組み合わせに対応する振動動作をグラフィカルにグラフに反映して表示すれば、ユーザが、入力手段への入力に対して、切削加工を実行する際の振動動作の確認を容易に行うことが可能となる。例えば、切削工具がワークを切削しない空振り動作範囲を容易に確認することができる。
　前記制御部が、前記選択手段によって選択可能にされた組み合わせとは異なる組み合わせを新規に選出する追加手段を有し、前記選択手段が、前記追加手段によって選出された異なる組み合わせを選択可能にすることによって、各パラメータの組み合わせを、切削加工するワークに応じて容易に変更することができる。
　選択可能にされた振動条件の中に所望の振動条件が無い場合であっても新たな振動条件を追加可能であるため、選定する振動条件としてより所望の振動条件を選定することができる。
　そして、上述した制御装置が奏する効果を有した工作機械を得ることができる。
本発明の第１実施例である工作機械の概略を示す図である。 切削工具とワークとの関係を示す概略図である。 切削工具の往復振動および位置を説明する図である。 主軸のｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の各回転時の刃先経路の関係を示す図である。 本発明の第１実施例における振動条件の設定フローチャートである。 本発明の第１実施例における振動条件の組み合わせテーブルである。 所望する回転数の値を入力する画面表示の図である。 選出された組み合わせを表示する画面表示の図である。 表示された組み合わせから所望の組み合わせを選択した画面表示の図である。 本発明の第２実施例における振動条件の組み合わせテーブルである。 本発明の第３実施例における振動条件の設定フローチャートである。 選出された組み合わせを表示する画面表示の図である。 本発明の第４実施例における所望する回転数の値などを入力する画面表示の図である。 選出された組み合わせを表示する画面表示の図である。 選出された組み合わせを表示する画面表示の図である。 選出された組み合わせを表示する画面表示の図である。
＜実施例１＞
　本発明の第１実施例である工作機械１００の全体構成について、以下に説明する。
　図１に示すように、本発明に係る工作機械１００は、主軸１１０と、切削工具台１３０Ａと、制御装置１８０とを備えている。
　主軸１１０の先端には、チャック１２０が設けられている。
　主軸１１０をワーク保持手段とし、ワークＷは、チャック１２０を介して主軸１１０に保持されている。
　主軸１１０は、主軸台１１０Ａに回転自在に支持され、主軸モータの動力によって回転駆動される。
　主軸モータは、例えば、主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に設けられる公知のビルトインモータとすることができる。
　工作機械１００のベッドに、Ｚ軸方向送り機構１６０が設けられている。
　Ｚ軸方向送り機構１６０は、ベッドと一体的なベース１６１と、ベース１６１に固定されたＺ軸方向ガイドレール１６２とを備えている。
　Ｚ軸方向ガイドレール１６２には、Ｚ軸方向送りテーブル１６３がＺ軸方向ガイド１６４を介してスライド自在に支持されている。
　Ｚ軸方向送りテーブル１６３に、主軸台１１０Ａが搭載される。
　主軸台１１０Ａは、主軸１１０の軸線方向がＺ軸方向ガイドレール１６２の延出方向と一致するように配置されている。
　主軸台１１０Ａは、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向（図示のＺ軸方向）に移動自在に設けられ、主軸１１０は、主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向に沿って移動できる。
　リニアサーボモータ１６５の可動子１６５ａが、Ｚ軸方向送りテーブル１６３に設けられている。
　リニアサーボモータ１６５の固定子１６５ｂが、ベース１６１に設けられている。
　Ｚ軸方向送りテーブル１６３が、リニアサーボモータ１６５の駆動によってＺ軸方向に移動すると、主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０がＺ軸方向に沿って移動する。
　工作機械１００のベッド側に、Ｘ軸方向送り機構１５０が設けられている。
　Ｘ軸方向送り機構１５０は、前記ベッド側と一体的なベース１５１と、Ｚ軸方向に対して上下方向で直交するＸ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１５２とを備えている。
　Ｘ軸方向ガイドレール１５２は、ベース１５１に固定され、Ｘ軸方向ガイドレール１５２には、Ｘ軸方向送りテーブル１５３がＸ軸方向ガイド１５４を介してスライド自在に支持されている。
　Ｘ軸方向送りテーブル１５３には、切削工具台１３０Ａが搭載される。
　切削工具台１３０Ａは、Ｘ軸方向送り機構１５０によって、Ｘ軸方向に移動自在に設けられている。
　切削工具台１３０Ａは、ワークＷを加工するバイト等の切削工具１３０が装着され、切削工具１３０を保持する刃物台を構成している。
　リニアサーボモータ１５５の可動子１５５ａが、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に設けられている。
　リニアサーボモータ１５５の固定子１５５ｂが、ベース１５１に設けられている。
　Ｘ軸方向送りテーブル１５３がリニアサーボモータ１５５の駆動によってＸ軸方向に移動すると、切削工具台１３０ＡがＸ軸方向に移動し、切削工具１３０がＸ軸方向に沿って移動する。
　なお、図示は省略するが、図示のＺ軸方向およびＸ軸方向に直交するＹ軸方向に対するＹ軸方向送り機構を設けてもよい。
　Ｙ軸方向送り機構は、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の構造とすることができる。
　Ｘ軸方向送り機構１５０をＹ軸方向送り機構を介してベッドに搭載することにより、Ｙ軸方向送りテーブルをリニアサーボモータの駆動によってＹ軸方向に移動して、切削工具台１３０ＡをＹ軸方向に移動させ、切削工具１３０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることができる。
　なお、Ｙ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してベッド側に設け、Ｙ軸方向送りテーブルに切削工具台１３０Ａを搭載してもよい。
　主軸１１０の回転、Ｘ軸方向送り機構１５０やＺ軸方向送り機構１６０等の移動は、制御装置１８０で制御される。
　Ｘ軸方向送り機構１５０とＺ軸方向送り機構１６０とによって、あるいはＹ軸方向送り機構を含めて送り手段が構成され、Ｘ軸方向送り機構１５０あるいはＹ軸方向送り機構とＺ軸方向送り機構１６０との協動により、図２に示すように、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを所定の位置に移動させることができる。
　主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを所定の位置に移動させることによって、切削工具１３０を主軸１１０に対して相対的に移動させるとともに、主軸１１０を、ワークＷと切削工具１３０とを相対的に回転させる回転手段として駆動させ、ワークＷを切削工具１３０に対して回転させることによって、ワークＷを所望の形状に加工することができる。
　なお、第１実施例においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとの両方が移動できる構成について説明したが、主軸台１１０Ａをベッドに固定し、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能な構造としてもよい。
　この場合、送り手段は、切削工具台１３０Ａを移動させる送り機構によって構成される。
　あるいは、切削工具台１３０Ａをベッドに固定し、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能な構造としてもよい。
　この場合、送り手段は、ベッドに設けた送り機構によって構成される。
　なお、第１実施例においては、Ｘ軸方向送り機構１５０やＺ軸方向送り機構１６０にリニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いてもよい。
　第１実施例においては、切削工具１３０に対してワークＷを回転させた例で説明するが、切削工具１３０にドリル等の回転工具を用い、ワークＷに対して切削工具１３０を回転させてもよい。
　この場合、切削工具１３０を回転させるモータが、本発明の回転手段に相当する。
　制御装置１８０の制御部１８１は、図３に示すように、主軸台１１０Ａを所定の前進量だけ前進移動（往動）させた後、所定の後退量だけ後退移動（復動）させることにより、ワークＷに対して切削工具１３０を送り方向に沿った振動を伴って前進量と後退量との差（進行量）だけ送り方向に送ることができる。
　Ｘ軸方向送り機構１５０とＺ軸方向送り機構１６０、あるいはＹ軸方向送り機構を含めた送り手段によって振動手段が構成され、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを往動移動および復動移動させることにより、ワークＷに対して切削工具１３０を振動させることができる。
　切削工具１３０は、振動手段を兼用した送り手段によって、ワークＷに対して送り方向に沿った振動を伴って送られ、主軸１１０の１回転分、すなわち、主軸位相０°から３６０°まで変化したときの上記進行量の合計を送り量として、ワークＷを切削加工する。
　切削工具１３０によって、ワークＷを所定の形状に外径切削加工する場合、ワーク外周面は、図４に示すように、切削工具１３０によって正弦曲線状に加工される。
　図４は、主軸１１０の１回転当たりにおける主軸台１１０Ａの振動数Ｎが、３．５回（振動数Ｎ＝３．５）の例を示す。波形の谷を通過する仮想線（１点鎖線）が送りの直線となり、この送りの直線における主軸位相３６０°の位置がワークＷ１回転あたりの送り量に相当する。
　図４では、ワーク外周面の状態を分かり易く説明するため、グラフの縦軸を加工送り方向におけるワークＷに対する切削工具１３０の位置、グラフの横軸をワークＷの１回転、すなわち、主軸位相０°から３６０°とし、ワーク外周面を周方向に沿って展開したワーク外周面の切削工具１３０による振動切削加工の切削軌跡を示している。
　切削工具１３０で加工された主軸１１０のｎ（ｎは１以上の整数）回転目におけるワーク外周面の切削軌跡（図４に実線で示す）と、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削軌跡（図４に破線で示す）とは、主軸位相方向（図４のグラフの横軸方向）でずれている。
　具体的には、図４に破線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点（言い換えると、切削工具１３０から見た山の頂点）の位置が、図４に実線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点（言い換えると、切削工具１３０から見た山の頂点）の位置に対して、主軸位相方向（グラフの横軸方向）で一致せずにずれる。
　振動切削加工が往復振動の往動時における切削軌跡と復動時における切削軌跡とが交差する位相および振幅を備えているため、切削工具１３０による往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが一部重複し、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済み部分が含まれ、この切削済みとなっている切削軌跡を通過する際に、振動切削中に加工送り方向において切削工具１３０がワークＷを切削しない空振り動作が生じる。
　振動切削加工時にワークＷから生じる切削屑は、この空振り動作によって順次分断される。
　この結果、工作機械１００は、切削工具１３０による加工送り方向に沿った往復振動によって切削屑を分断しながら、ワークＷの振動切削加工を円滑に行うことができる。
　ただし、振幅の大きさを一定に維持して送り量を増やした場合、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分がｎ回転目の切削済み部分に含まれる期間は減少し、ｎ＋１回転目の切削部分がｎ回転目の切削済み部分に到達しない場合には、空振り動作が生じなくなる。
　ｎ＋１回転目の切削部分がｎ回転目の切削済み部分に含まれる期間は、送り量と振動波形の振幅に応じて変化するため、空振り動作が生ずるように、送り量に比例して振動波形の振幅を設定する。具体的には、送り量に対する振幅の比率を振幅送り比率Ｑとして、送り量に振幅送り比率Ｑを乗じて振幅を設定している。
　図４では、今回の往動時の切削加工部分と次回の復動時の切削加工部分とが位相の谷の最も浅い点を一部重複する例を示した。
　ただし、切削工具１３０の空振り動作は、例えば、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削部分に、主軸１１０のｎ回転目におけるワーク外周面の切削済み部分が含まれていれば発生する。
　言い換えると、ワーク外周面のｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）における復動時の切削工具１３０の切削軌跡が、ワーク外周面のｎ回転目における切削工具１３０の切削軌跡まで到達すればよい。
　なお、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削部分と、主軸１１０のｎ回転目におけるワーク外周面の切削済み部分とを近接させ、該近接部分で前記切削屑を折れるように分断させてもよい。
　図４に示されるように、ｎ＋１回転目とｎ回転目のワークＷにおける切削工具１３０により切削される形状の位相が一致（同位相）とならなければよく、必ずしも１８０°反転させる必要はない。
　例えば、主軸１１０を１回転させる間にワークＷと切削工具１３０とを往復振動させる回数である振動数Ｎは、例えば、１．１や１．２５、２．６、３．７５（回／ｒ）等とすることができる。
　また、振動数Ｎを１（回／ｒ）よりも小さな値（０＜振動数Ｎ＜１．０）に設定することもできる。
　振動数Ｎを１（回／ｒ）よりも小さな値に設定した場合、切削工具台１３０Ａが１往復するまでに、主軸１１０は１回転よりも多く回転する。
　工作機械１００において、制御装置１８０の制御部１８１は、所定の指令周期で動作指令を行う。
　この動作指令によって、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動は、制御部１８１の指令周期に基づく所定の振動周波数ｆで動作可能となる。
　例えば、制御部１８１によって１秒間に５００回の動作指令を送ることが可能な工作機械１００の場合、制御部１８１の指令周期は、１（秒間）÷５００（回）＝２（ｍｓ／回）が基準周期となる。
　指令周期は、基準周期に基づいて定まり、一般的には、基準周期の整数倍の値となる。
　例えば、基準周期（２（ｍｓ））の５倍の１０（ｍｓ）を指令周期とすると、１０（ｍｓ）毎に往動と復動を実行させることができ、１÷（０．００２×５）＝１００．０（Ｈｚ）で主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。
　その他、基準周期の整数倍の値の逆数となる複数の所定の限られた周波数でのみ、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。
　指令周期に応じた振動周波数ｆの集まりを振動周波数ｆ群とすると、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａの振動周波数は、振動周波数ｆ群から選択される値に定められる。
　なお、制御装置１８０（制御部１８１）によっては、基準周期（２（ｍｓ））の整数倍以外の倍数で指令周期を設定することができる場合もある。
　主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させる場合、主軸１１０の回転数をＳとすると、振動数Ｎは、次式によって定まる。
　　Ｎ＝ｆ×６０／Ｓ
　振動数Ｎは、振動周波数ｆに比例し、回転数Ｓに対して反比例する。
　主軸１１０は、振動周波数ｆを高くするほど、また、振動数Ｎを小さくするほど高速回転になる。
　次に、本第１実施例の工作機械１００における制御装置１８０の具体的構成について、以下のとおり説明する。
　本実施例の制御装置１８０は、ユーザによって所望の回転数または振動数を入力することができる入力手段１８２と、入力された前記回転数または振動数に応じて振動条件を選出して選択可能にユーザに提示する提示手段１８３と、選択された振動条件を制御部１８１に設定する設定手段１８４とを備えている。
　入力手段１８２は、提示手段１８３に連係されるキーボードやタッチパネルなどの入力デバイスで構成され、ユーザの入力操作によって提示手段１８３に対して前記回転数または振動数を入力することができる。
　提示手段１８３は、振動手段に指令可能な周期に起因する振動周波数ｆと入力された回転数または振動数に基づいて、入力された回転数または振動数に近い回転数と振動数を振動周波数に応じて算出する算出部１８３ａ、算出部１８３ａによって算出される回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせの候補を選出する選出部１８３ｂ、選出部１８３ｂによって選出された各パラメータの組み合わせの候補をユーザに対して選択可能となるように提示する選択部１８３ｃを有する。選択部１８３ｃが本発明の選択手段に相当する。
　例えば、予め振動周波数ｆ群の各振動周波数ｆと任意の振動数Ｎ（または回転数Ｓ）に対する回転数Ｓ（または振動数Ｎ）の対応関係を示した組み合わせテーブルを記憶したメモリ１８５を制御装置１８０に設けることによって、提示手段１８３は、選出部１８３ｂによって、メモリ１８５に記憶された組み合わせテーブルから、選出される各パラメータの組み合わせの候補を、入力された回転数または振動数の値に近い順番で抽出することができる。
　組み合わせテーブルは、制御部１８１に設定する振動数Ｎを複数の所定値に限定し、所定の各振動周波数ｆと限定された複数の振動数Ｎから算出される回転数Ｓとの組み合わせの数を有限にしてもよい。なお、各パラメータの組み合わせの候補は、複数選出してもよいし、１つだけ選出してもよい。
　提示手段１８３に対してディスプレイ等からなる表示部１８６が連係され、提示手段１８３で選出された組み合わせの候補が表示部１８６に表示されるように構成されている。
　設定手段１８４は、例えばディスプレイのタッチパネル等を備え、表示部１８６に表示された組み合わせの候補をタッチ操作することによって、ユーザが所望する組み合わせを選択し、選択された組み合わせを、振動周波数ｆを含めて振動条件のパラメータとして制御部１８１に設定することができる。
　制御部１８１は、設定手段１８４によって設定された振動条件に基づいて主軸１１０や振動手段、送り手段を制御し、工作機械１００にワークＷの振動切削加工を実行させる。
　ユーザは、工作機械１００が選択できる振動条件を容易に把握することができ、ユーザが把握して選択した振動条件によって容易に工作機械１００に加工を行わせることができる。
　なお、ユーザによる所望の回転数または振動数の入力は、本発明のようにキーボードやタッチパネルなどの入力デバイスを使用する他、例えば、回転数Ｓや振動数Ｎの値を加工プログラム中に記載することや、所定のプログラムブロック（プログラムの１行）における引数として振動数Ｎを設定することもできる。
　振動数Ｎを加工プログラムのプログラムブロックに引数として設定する構成の場合、一般的に加工プログラム上に記載されている主軸１１０の回転数Ｓとプログラムブロックの実行によって引数として呼び出された振動数Ｎとが、提示手段１８３に入力される。
　なお、提示手段１８３（算出部１８３ａ）が、回転数と振動数を、振動周波数ｆと入力された回転数または振動数に基づいて算出する例で説明した。しかし、本発明はこの例に限定されない。例えば、回転数や振動数を所定のテーブルから求めるような、計算を伴わない場合にも適用できる。また、選択部１８３ｃは、組み合わせの候補を表示部１８６に表示させてもよいし、組み合わせの候補を例えば音声でユーザに伝えてもよい。
　第１実施例における制御装置１８０による振動条件の設定フローチャートの一例を図５に示す。
　なお、第１実施例においては、制御装置１８０には、前記組み合わせテーブルを記憶したメモリ１８５が予め設けられている。
　提示手段１８３は、入力手段１８２を介してユーザによって回転数または振動数が入力されたか否かを判定する（ＳＴＥＰ１０１）。
　提示手段１８３は、回転数または振動数が入力される（ＳＴＥＰ１０１：判定ＹＥＳ）と、入力された回転数または振動数を、組み合わせを選出するための目標値に設定する（ＳＴＥＰ１０２）。
　例えば、回転数が入力されると、入力された回転数を目標回転数Ｓｕとして設定し、振動数が入力されると、入力された振動数を目標振動数Ｎｕとして設定し、設定された目標回転数Ｓｕまたは目標振動数Ｎｕをメモリ１８５に記憶させる。
　提示手段１８３は、目標回転数Ｓｕまたは目標振動数Ｎｕに近い振動条件の組み合わせの候補を選出する（ＳＴＥＰ１０３）。
　例えば、目標回転数Ｓｕに基づいて組み合わせの候補を選出する場合、提示手段１８３は、ＳＴＥＰ１０１でメモリ１８５に記憶された目標回転数Ｓｕと組み合わせテーブルにおける各組み合わせの回転数とを比較し、目標回転数Ｓｕに近い組み合わせを選択候補として抽出する。
　具体的には、提示手段１８３は、目標回転数Ｓｕと各組み合わせの回転数との差を算出し、差の小さい順に組み合わせを選択候補として抽出する。
　次に、提示手段１８３は、選出された組み合わせを工作機械１００が動作可能な振動条件の選択候補として、表示部１８６を介してユーザに表示する（ＳＴＥＰ１０４）。
　提示する組み合わせの候補が複数の場合、複数の組み合わせの候補から振動条件として１つを選択可能となるように、各組み合わせの候補を表示部１８６に表示し、ユーザの選択後、選択した組み合わせを振動条件として決定または却下することができるように決定ボタン及び却下ボタンを表示部１８６に表示することができる。
　決定ボタンが実行されることによって、選択された組み合わせを、振動周波数ｆを含めて振動条件のパラメータとして制御部１８１に設定するように構成することができる。
　複数の組み合わせの候補を表示する際、例えば、目標回転数Ｓｕまたは目標振動数Ｎｕの値に近い順にソートして表示することによって、各組み合わせの比較を容易におこなうことができるようにしてもよい。
　提示される組み合わせの候補が１つの場合は、提示した組み合わせを振動条件として決定または却下することができるように二択の選択肢として決定ボタン及び却下ボタンを表示部１８６に表示することができる。
　次に、ユーザによる入力が組み合わせの選択であるか却下であるかを判定する（ＳＴＥＰ１０５）。
　ユーザによる決定または却下の操作は、ディスプレイのタッチパネル等の他、入力手段１８２を介して入力できるように構成することができる。
　提示した組み合わせの候補が却下であった場合（図５のＳＴＥＰ１０５における判定ＮＯ）、提示手段１８３は表示部１８６の組み合わせ表示を消去して、所望する回転数または振動数を入力する表示に切り換え、入力手段１８２を介してユーザが入力できるように制御する。
　提示した組み合わせの候補から選択された組み合わせに決定された場合（ＳＴＥＰ１０５における判定ＹＥＳ）、設定手段１８４は、決定された組み合わせの回転数を回転数Ｓ、振動数を振動数Ｎ、振動周波数を振動周波数ｆとして振動条件の各パラメータを制御部１８１に設定する（ＳＴＥＰ１０６）。
　設定された各パラメータは、振動条件の選択履歴としてメモリ１８５に記憶することができる。
　制御部１８１は、設定手段１８４によって設定された各パラメータを振動条件として主軸１１０および切削工具１３０を動作させ、ワークＷの振動切削加工を行う。
　このように、ユーザが入力した所望の回転数または振動数に応じて、工作機械１００が動作可能な振動条件の組み合わせの候補から選択できるため、ユーザは所望の振動条件に近い条件を選択し、かつ振動条件を把握してワークＷの振動切削加工を行うことができる。
　例えば、振動周波数ｆ群が、２５．０、２６．３、２７．８、・・・、７１．４、８３．３、１００．０（Ｈｚ）、である工作機械に対して、選択可能な振動数Ｎを１．５、２．５、３．５、４．５のみとする場合、図６に示す振動周波数ｆ群の各振動周波数ｆと選択可能な振動数Ｎとから算出される回転数の対応表が、組み合わせの候補を選出する際に使用する組み合わせテーブルとしてメモリ１８５に記憶される。
　図７Ａに示すように、表示部１８６に所望する回転数の入力窓が表示され、ユーザの入力操作によって入力手段１８２に回転数＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）が入力された場合、提示手段１８３は目標回転数Ｓｕを１５００に設定する。
　次に、提示手段１８３は、目標回転数Ｓｕ＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）と、組み合わせテーブルの各回転数との差を算出し、差が少ない組み合わせ、つまり目標回転数Ｓｕ＝１５００に近い組み合わせをユーザによる選択可能な振動条件の組み合わせの候補として選出する。
　提示する組み合わせを目標回転数Ｓｕに近い順に３つを選ぶ構成とする場合、入力された回転数に近い順に１５００、１５３８、１４２９が選ばれ、各回転数に対応して、Ｓ＝１５００、Ｎ＝２．５、ｆ＝６２．５と、Ｓ＝１５３８、Ｎ＝１．５、ｆ＝３８．５と、Ｓ＝１４２９、Ｎ＝３．５、ｆ＝８３．３の３つの組み合わせが選択候補として選出される。
　次に、図７Ｂに示すように、各組み合わせの候補が表示部１８６に選択ボタン１８７と決定ボタン１８８、却下ボタン１８９とともに提示される。
　例えば、図７Ｃに示すように、ユーザにより回転数Ｓが１５００（ｒ／ｍｉｎ）の組み合わせの選択ボタン１８７が選択され、決定ボタン１８８が選択されると、設定手段１８４は、制御部１８１に対して回転数Ｓ＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝２．５（回／ｒ）、振動周波数ｆ＝６２．５（Ｈｚ）に設定する。
　制御部１８１は、設定された振動条件に基づいて主軸１１０の回転と切削工具１３０の往復振動とを制御し、ワークＷの振動切削加工を行う。
　このように、実際に工作機械１００に設定可能な振動条件のうち、ユーザが入力した所望の回転数に近い振動条件を選択することができるため、設定される振動条件を把握し、所望の振動切削加工を行うことができる。
　特に、振動数Ｎが整数＋０．５となる値に限定した組み合わせテーブルを用いることにより、ワーク外周面に生ずる切削軌跡の位相が主軸１１０の回転毎に１８０°反転するため、ユーザは所望の回転数に近い回転数を有する振動条件を選択し、かつ、切削屑を確実に分断することができる。
＜実施例２＞
　本発明の第２実施例は、第１実施例における制御装置１８０に別の振動条件の組み合わせテーブルを使用したものであって、その他の構成については第１実施例と共通するので、共通する事項については説明を省略する。
　そこで、本第２実施例について詳説すると、前述した第１実施例におけるＳＴＥＰ１０２の組み合わせの候補を選出する際、設定手段１８４が、入力手段１８２を介して入力された所望の回転数を確定値である目標回転数Ｓｕに設定し、目標回転数Ｓｕと各振動周波数ｆとから算出される振動数の値に基づいて、選択候補となる組み合わせを選出するものである。
　例えば、振動周波数ｆ群が２５．０、２６．３、２７．８、・・・、７１．４、８３．３、１００．０（Ｈｚ）である工作機械１００に対して、入力手段１８２により回転数の値として１５００が入力された場合、目標回転数Ｓｕに１５００（ｒ／ｍｉｎ）が設定される。
　次に、図８に示すように各振動周波数ｆに対し、目標回転数Ｓｕ＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）における振動数が算出される。
　提示手段１８３が算出された振動数に対して整数＋０．５に近い値を抽出するように構成されている場合、算出された振動数の小数点以下の値と整数＋０．５との差を比較し、差が小さくなる組み合わせをユーザによる選択可能な振動条件の候補として選出する。
　例えば、提示する組み合わせの候補を算出された振動数の小数点以下の値と整数＋０．５との差が小さくなる順に３つを選出する場合、提示手段１８３は、差の値が小さい順に０．００、０．０４、０．０７を選出し、選出した差の小さい値となる組み合わせとして、Ｓ＝１５００、Ｎ＝２．５、ｆ＝６２．５、Ｓ＝１５００、Ｎ＝１．５４、ｆ＝３８．５、Ｓ＝１５００、Ｎ＝１．４３、ｆ＝３５．７を候補にする。
　これにより、ユーザにより入力された所望の回転数を目標回転数Ｓｕに固定し、この目標回転数Ｓｕを基にして選出された組み合わせの候補からユーザの所望する振動条件を設定して振動切削加工を行うことができる。
　また、入力手段１８２によってユーザが入力する値を回転数に換えて振動数とし、入力された所望の振動数を目標振動数Ｎｕに固定し、目標振動数Ｎｕと振動周波数ｆ群の各振動周波数ｆとから算出される回転数とを組み合わせの候補にしてもよい。
　組み合わせの候補を提示する際、回転数の値が大きい順に候補を選出することの他、振動周波数ｆが最も高い値、中間値、最低値の３つを候補として選出することもできる。
　また、算出された組み合わせの中から、回転数の値が予め定められた設定範囲内にあるものを候補として選出することもできる。
＜実施例３＞
　本発明の第３実施例は、第１実施例における制御装置１８０に別の振動条件の設定フローチャートを使用したものであって、その他の構成については第１実施例と共通するので、共通する事項については説明を省略する。
　そこで、本第３実施例について詳説すると、前述した制御部１８０が、表示部１８６に提示された組み合わせの候補とは異なる組み合わせ候補をユーザの指示によって新たに選出した後、表示部１８６に提示する組み合わせの候補を新規に選出する追加手段を有するものである。
　例えば、追加手段は、提示手段１８３によって選出された組み合わせの候補を表示部１８６に表示する際、表示部１８６に異なる組み合わせを追加する追加ボタンを表示させ、入力手段１８２に追加ボタンの選択有無について判断させるように制御している。
　第３実施例における振動条件の設定フローチャートの一例を図９に示す。
　図９において、ＳＴＥＰ３０１～３０６は第１実施例のＳＴＥＰ１０１～１０６と同様の処理であるため、説明を省略する。
　ＳＴＥＰ３０４による組み合わせの候補を提示する際、図１０に示すように、異なる組み合わせの候補を追加可能にする追加ボタン１９０を提示し、追加ボタン１９０が選択されたか否かを確認する（図９のＳＴＥＰ３０７）。
　追加ボタン１９０が選択された場合（判定ＹＥＳ）、提示手段１８３は、既に提示している組み合わせの候補とは異なる組み合わせの候補を組み合わせテーブルから選出する（ＳＴＥＰ３０８）。
　追加される組み合わせの候補は、ＳＴＥＰ３０３によって抽出された組み合わせテーブルにおける目標回転数Ｓｕまたは目標振動数Ｎｕに近い組み合わせのうち、既に提示した組み合わせの次に近い（誤差が小さい）組み合わせが選ばれる。
　例えば、近い順に３つの組み合わせの候補を提示する構成とされていた場合、追加ボタンを選択する回数に応じて、近い組み合わせから４番目、５番目、６番目、・・・と、順に追加提示する。
　ＳＴＥＰ３０８で選出された組み合わせの候補は、ＳＴＥＰ３０４によって表示部１８６に追加表示される。
　これにより、異なる組み合わせの候補を追加することによって、ユーザによる選択の候補を増やせ、振動条件の選択の自由度を高くすることができる。
　さらに、提示手段１８３は、表示部１８６に表示する構成、音声によって入出力する構成、これらを組み合わせた構成とすることもできる。
＜実施例４＞
　本発明の第４実施例は、第１実施例における制御装置１８０に別の表示内容を使用したものであって、その他の構成については第１実施例と共通するので、共通する事項については説明を省略する。
　そこで、本第４実施例について詳説すると、図１１に示すように、表示部１８６に、所望する回転数Ｓ、振幅送り比率Ｑ、振動数Ｎ、切削送り、材料径の入力欄１９１が表示され、ユーザが回転数Ｓ、振幅送り比率Ｑ、振動数Ｎ、切削送り、材料径を入力することができる。図１１の場合、切削送り＝０．０３（ｍｍ／ｒ）、材料径＝１０（ｍｍ）が設定入力されている。切削送りが、ワークＷ１回転あたりの送り量に相当する。振幅送り比率Ｑと振動数Ｎを入力欄１９１で設定しない場合は、予め定められるデフォルト値とすることができる。例えば、振幅送り比率Ｑのデフォルト値を１．５、デフォルト値として選択可能な振動数Ｎを１．５、２．５、３．５、４．５（回／ｒ）とすることができる。入力欄１９１で回転数Ｓ＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）を設定入力することによって、提示手段１８３は目標回転数Ｓｕを１５００に設定する。
　提示手段１８３が、提示する組み合わせを目標回転数Ｓｕに近い順に３つを選ぶ構成とする場合、入力された回転数に近い順に１５００、１５３８、１４２９が選ばれる。
　回転数Ｓ＝１５００、振動数Ｎ＝２．５、周波数ｆ＝６２．５とした第１の候補が、図１２に示すように、表示部１８６に、表示欄１９２およびグラフ欄１９３や、次へボタン１８７ａ、決定ボタン１８８が示される。表示欄１９２には、回転数、振動数、周波数などの各パラメータの組み合わせが示される。
　グラフ欄１９３には、切削工具位置と主軸位相をそれぞれ縦横の軸とした２次元の振動動作がグラフィカルに示される。主軸１１０の１回転目における切削工具１３０の切削軌跡が実線で示され、主軸１１０の２回転目における切削工具１３０の切削軌跡が破線で示される。１点鎖線は切削送りを示し、２点鎖線は最大実送りを示す。最大実送りは、設定した切削送り、振幅送り比率Ｑ、振動数Ｎから求められ、主軸位相０°と主軸１１０の１回転目における切削工具１３０の往動の終点（復動の始点）とを通る直線であり、このグラフから、切削工具１３０が、設定した切削送り（１点鎖線）よりも大きな最大実送りで動作することが分かる。また、このグラフから、主軸位相７２°、２１６°、３６０°付近で、空振り動作が生じることが分かる。
　ユーザが次へボタン１８７ａを選択した場合、回転数Ｓ＝１５３８、振動数Ｎ＝１．５、周波数ｆ＝３８．５とした第２の候補が表示部１８６に示される。詳しくは、図１３に示すように、表示部１８６に、表示欄１９２およびグラフ欄１９３や、次へボタン１８７ａ、戻るボタン１８７ｂ、決定ボタン１８８が示される。
　グラフ欄１９３には、２次元の振動動作がグラフィカルに示される。図１２と同様に、主軸１１０の１回転目における切削工具１３０の切削軌跡が実線で示され、主軸１１０の２回転目における切削工具１３０の切削軌跡が破線で示されており、主軸位相１２０°、３６０°付近で、空振り動作が生じることが分かる。
　ユーザが戻るボタン１８７ｂを選択すると、図１２で説明した表示部１８６が示される。一方、ユーザが図１３の表示部１８６で次へボタン１８７ａを選択した場合、回転数Ｓ＝１４２９、振動数Ｎ＝３．５、周波数ｆ＝８３．３とした第３の候補が表示部１８６に示される。詳しくは、図１４に示すように、表示部１８６に、表示欄１９２およびグラフ欄１９３や、戻るボタン１８７ｂ、決定ボタン１８８が示される。
　グラフ欄１９３には、２次元の振動動作がグラフィカルに示され、図１２,１３と同様に、主軸１１０の１回転目における切削工具１３０の切削軌跡が実線で示され、主軸１１０の２回転目における切削工具１３０の切削軌跡が破線で示される。このグラフから、主軸位相５１．４°、１５４．２°、２５７°、３６０°付近で、空振り動作が生じることが分かる。
　図１２、図１３、図１４の順にグラフを見てきたユーザが、例えば、第１の候補（Ｓ＝１５００、Ｎ＝２．５、ｆ＝６２．５）を選択したいと判断した場合には、図１４の表示部１８６で戻るボタン１８７ｂを選択すると、図１３の表示部１８６が示される。さらに図１３の表示部１８６で戻るボタン１８７ｂを選択すれば、図１２の表示部１８６が示される。
　そして、図１２の表示部１８６でユーザが決定ボタン１８８を選択すると、設定手段１８４は、制御部１８１に対して回転数Ｓ＝１５００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝２．５（回／ｒ）、振動周波数ｆ＝６２．５（Ｈｚ）に設定する。
　なお、実施例４にも、実施例３で説明した追加手段を適用し、表示部１８６に示された３つの組み合わせの候補とは異なる組み合わせの候補を新たに選出可能にしてもよい。
１００　・・・　工作機械
１１０　・・・　主軸（回転手段）
１１０Ａ・・・　主軸台
１２０　・・・　チャック（ワーク保持手段）
１３０　・・・　切削工具
１３０Ａ・・・　切削工具台
１５０　・・・　Ｘ軸方向送り機構（送り手段、振動手段）
１５１　・・・　ベース
１５２　・・・　Ｘ軸方向ガイドレール
１５３　・・・　Ｘ軸方向送りテーブル
１５４　・・・　Ｘ軸方向ガイド
１５５　・・・　リニアサーボモータ
１５５ａ・・・　可動子
１５５ｂ・・・　固定子
１６０　・・・　Ｚ軸方向送り機構（送り手段、振動手段）
１６１　・・・　ベース
１６２　・・・　Ｚ軸方向ガイドレール
１６３　・・・　Ｚ軸方向送りテーブル
１６４　・・・　Ｚ軸方向ガイド
１６５　・・・　リニアサーボモータ
１６５ａ・・・　可動子
１６５ｂ・・・　固定子
１８０　・・・　制御装置
１８１　・・・　制御部（切削制御手段）
１８２　・・・　入力手段
１８３　・・・　提示手段
１８３ａ・・・　算出部
１８３ｂ・・・　選出部
１８３ｃ・・・　選択部
１８４　・・・　設定手段
１８５　・・・　メモリ
１８６　・・・　表示部
１８７　・・・　選択ボタン
１８７ａ・・・　次へボタン
１８７ｂ・・・　戻るボタン
１８８　・・・　決定ボタン
１８９　・・・　却下ボタン
１９０　・・・　追加ボタン
１９１　・・・　入力欄
１９２　・・・　表示欄
１９３　・・・　グラフ欄
ｆ　　　・・・　振動周波数
Ｎ　　　・・・　振動数
Ｓ　　　・・・　回転数
Ｗ　　　・・・　ワーク

Claims (6)

  1. 　ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械に設けられ、
    　前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、前記工作機械にワークの振動切削加工を実行させる制御部を有する工作機械の制御装置であって、
    　前記切削工具とワークとの相対的な回転数または振動数を入力する入力手段と、前記振動手段に指令可能な周期に起因する振動周波数と前記入力手段を介して入力された前記回転数または振動数とに基づいて求められる回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせを選択可能にする選択手段と、該選択手段によって選択可能にされた組み合わせから選択された所定の組み合わせに基づいた前記回転数および振動数の各パラメータを前記制御部に設定する設定手段とを有する工作機械の制御装置。
  2. 　前記選択手段が、求められた前記回転数および振動数からなる各パラメータの組み合わせを選択可能に表示させる請求項１に記載の工作機械の制御装置。
  3. 　前記各パラメータの組み合わせと、該各パラメータの組み合わせに対応する振動動作をグラフィカルに示すグラフとが表示される請求項２に記載の工作機械の制御装置。
  4. 　前記制御部が、前記振動周波数に基づいた複数の組み合わせからなる組み合わせテーブルを備え、
    　前記選択手段が、前記入力手段を介して入力された値との差が小さい組み合わせを前記組み合わせテーブルから選択可能にする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の工作機械の制御装置。
  5. 　前記制御部が、前記選択手段によって選択可能にされた組み合わせとは異なる組み合わせを新規に選出する追加手段を有し、
    　前記選択手段が、前記追加手段によって選出された異なる組み合わせを選択可能にする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の工作機械の制御装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の制御装置を備えている工作機械。
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