WO2019073907A1 - 工作機械 - Google Patents

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cutting
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尊一 中谷
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シチズン時計株式会社
シチズンマシナリー株式会社
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    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50074—Purpose, workpiece measurement to control, adapt feed of tool

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool.
  • a cutting operation by moving the cutting tool along the predetermined movement path with respect to the work by the feeding operation with the reciprocating vibration having the amplitude in the machining feed direction of the cutting tool with respect to A machine is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the movement path includes a plurality of divided paths divided at predetermined coordinate positions on the movement path, Width control means, and setting the amplitude to each other in each divided route.
  • the movement path is an interpolation path based on a predetermined interpolation method between two predetermined coordinate positions.
  • the two coordinate positions consist of the movement start position and the reaching position of the cutting tool, and the amplitude control means sequentially moves to the reaching position of the cutting tool
  • the amplitude can be set small.
  • the two coordinate positions may include the movement start position and the arrival position of the cutting tool, and the amplitude control means may set the amplitude in order as the movement of the cutting tool to the arrival position.
  • a predetermined movement path along which the cutting tool moves relative to the workpiece when cutting is performed is a plurality of predetermined coordinate positions on the movement path.
  • the machine tool 100 is provided with a spindle 110 and a cutting tool stand 130A as shown in FIG.
  • a chuck 120 is provided at the tip of the main shaft 110.
  • the spindle 110 is configured as a workpiece holding unit that holds a workpiece, and the workpiece W is held by the spindle 110 via the chuck 120.
  • the cutting tool stand 130A is configured as a tool post for holding a cutting tool 130 such as a cutting tool for turning a work W, and the cutting tool 130 is mounted on the cutting tool stand 130A.
  • the spindle 110 is supported by the spindle stock 110A so as to be rotationally driven by the power of the spindle motor.
  • the spindle motor a conventionally known built-in motor or the like formed between the spindle stock 110A and the spindle 110 in the spindle stock 110A can be considered.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A is mounted on the bed side of the machine tool 100 via the Z-axis direction feed mechanism 160.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 extends in the Z-axis direction, which is the axial direction of the main shaft 110, and a base 161 integral with the fixed side of the Z-axis direction feed mechanism 160 such as the bed. And a directional guide rail 162.
  • a Z-axis direction feed table 163 is slidably supported by the Z-axis direction guide rail 162 via a Z-axis direction guide 164.
  • a mover 165 a of the linear servomotor 165 is provided on the Z-axis direction feed table 163 side.
  • a stator 165 b of the linear servomotor 165 is provided on the base 161 side. By driving the linear servomotor 165, the Z-axis direction feed table 163 is driven to move in the Z-axis direction.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A is mounted on the Z-axis direction feed table 163.
  • Movement of the Z-axis direction feed table 163 moves the headstock 110A in the Z-axis direction, and movement of the main shaft 110 in the Z-axis direction is performed.
  • the main spindle 110 is movably provided in the Z axis direction by the Z axial direction feed mechanism 160 integrally with the spindle stock 110A, and the Z axial direction feed mechanism 160 moves the main spindle 110 in the Z axis direction as a main spindle movement mechanism.
  • the X-axis direction feeding mechanism 150 is provided on the bed side of the machine tool 100.
  • the X-axis direction feeding mechanism 150 includes a base 151 integral with the bed side, and an X-axis direction guide rail 152 extending in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction in the vertical direction.
  • the X-axis direction guide rail 152 is fixed to the base 151, and the X-axis direction feed table 153 is slidably supported via the X-axis direction guide 154 on the X-axis direction guide rail 152.
  • the cutting tool stand 130A is mounted on the X-axis direction feed table 153.
  • a mover 155 a of the linear servomotor 155 is provided on the X-axis direction feed table 153 side.
  • a stator 155 b of the linear servomotor 155 is provided on the base 151 side.
  • the tool post moving mechanism (X-axis direction feeding mechanism 150) and the spindle moving mechanism (Z-axis direction feeding mechanism 160) cooperate to operate, and the cutting tool table in the X-axis direction by the X-axis direction feeding mechanism 150
  • the cutting tool 130 moves arbitrarily relative to the work W by movement of the tool 130A (cutting tool 130) and movement of the headstock 110A (spindle 110) in the Z-axis direction by the Z-axis direction feeding mechanism 160. It is sent by moving in the direction.
  • a Y-axis direction feed mechanism may be provided for the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • the Y-axis direction feeding mechanism may have the same structure as the X-axis direction feeding mechanism 150.
  • the Y-axis direction feed table is moved in the Y axis direction by the drive of the linear servomotor, and the cutting tool table 130A is moved in the X axis direction.
  • the cutting tool 130 can be moved in the X axis direction and in the Y axis direction by moving in the Y axis direction.
  • the tool post moving mechanism is composed of the X-axis direction feed mechanism 150 and the Y-axis feed mechanism, and the tool post moving mechanism and the spindle moving mechanism cooperate with each other to be mounted on the cutting tool stand 130A.
  • the cutting tool 130 is movable in the Y-axis direction in addition to the X-axis direction and the Z-axis direction with respect to the workpiece W, and is moved and fed relatively in an arbitrary processing feed direction.
  • the Y-axis direction feed mechanism may be mounted on the bed via the X-axis direction feed mechanism 150, and the cutting tool table 130A may be mounted on the Y-axis direction feed table.
  • the spindle 110 and the cutting tool table 130A are moved relative to each other by the feeding means constituted by the spindle moving mechanism and the tool post moving mechanism, and the cutting tool 130 is arbitrarily processed relative to the work W As shown in FIG. 2 by rotating the work W relative to the cutting tool 130 by driving the main shaft 110 as a rotating means for rotating the work W relative to the cutting tool 130 by moving in the feed direction and feeding.
  • the workpiece W can be cut into any shape by the cutting tool 130.
  • both the spindle stock 110A and the cutting tool stock 130A are configured to move, but the spindle stock 110A is immovably fixed on the bed side of the machine tool 100, and the tool rest moving mechanism is
  • the cutting tool holder 130A may be configured to move in the X axis direction, the Z axis direction, or the Y axis direction.
  • the feeding means is constituted by a tool post moving mechanism for moving the cutting tool table 130A in the X axis direction, the Z axis direction, or the Y axis direction, with respect to the main shaft 110 which is fixedly positioned and rotationally driven.
  • the spindle moving mechanism may be configured so as to immovably fix the cutting tool base 130A to the bed side of the machine tool 100 and move the headstock 110A in the X axis direction, the Z axis direction, or the Y axis direction.
  • the feeding means is constituted by a headstock moving mechanism for moving the headstock 110A in the X axis direction, the Z axis direction, or the Y axis direction, and the main shaft relative to the cutting tool base 130A fixedly positioned.
  • the cutting tool 130 can be arbitrarily subjected to a machining feed operation on the workpiece W.
  • the X-axis direction feeding mechanism 150, the Y-axis direction feeding mechanism, and the Z-axis direction feeding mechanism 160 are configured to be driven by a linear servomotor, but conventionally known ball screws and servomotors Drive etc. can also be used.
  • the rotating means for relatively rotating the workpiece W and the cutting tool 130 is constituted by the spindle motor such as the built-in motor, and the relative rotation between the workpiece W and the cutting tool 130 It is performed by rotational drive.
  • the work W is rotated relative to the cutting tool 130.
  • the cutting tool 130 may be rotated relative to the work W.
  • a rotary tool such as a drill can be considered as the cutting tool 130.
  • the control device C controls the rotation of the main shaft 110 and the movement of the X-axis direction feeding mechanism 150, the Z-axis direction feeding mechanism 160, or the Y-axis direction feeding mechanism.
  • the controller C drives and controls the rotation of the main shaft 110, the Z-axis direction feed mechanism 160, the X-axis direction feed mechanism 150, or the Y-axis direction feed mechanism by the control unit C1.
  • the control unit C1 performs control to move the headstock 110A or the cutting tool block 130A in the respective directions while reciprocating the respective feed mechanisms along the corresponding movement directions, using the respective feed mechanisms as vibration means. .
  • Each feed mechanism is controlled by the control unit C1 to move the spindle 110 or the cutting tool table 130A forward (forward movement) by a predetermined amount in a single reciprocating vibration as shown in FIG.
  • the head is moved backward (backward movement) by the amount of backward movement, and moved in each movement direction by the amount of advance which is the difference between the amount of forward movement and the amount of backward movement.
  • the feeding means causes the cutting tool 130 to reciprocate along the machining feed direction with respect to the workpiece W by cooperation of the feed mechanisms under the control of the control unit C1, and moves in the machining feed direction while advancing by a predetermined advancing amount. Let me send it.
  • the cutting tool 130 is fed in the machining feed direction while reciprocating oscillating along the machining feed direction, whereby the advancing amount when the spindle phase changes from 0 degree to 360 degrees, which is one revolution of the spindle.
  • the work W is processed with the total feed amount.
  • the peripheral surface of the workpiece W is cut in a wavelike manner as shown in FIG. 4 by, for example, cutting the workpiece W into a predetermined shape by feeding the cutting tool 130 by the feeding means. As shown in FIG.
  • the cutting tool 130 Since the cut portion of the n + 1th rotation of the work peripheral surface includes the cut portion at the nth rotation, the cutting tool 130 performs empty cutting without performing any cutting on the work W during cutting in this portion. There is an idle action.
  • the chips generated from the workpiece W at the time of cutting are sequentially divided by the idling operation.
  • the machine tool 100 can smoothly carry out external shape cutting of the workpiece W, etc. while separating chips by reciprocating vibration along the cutting feed direction of the cutting tool 130.
  • the nth rotation portion may include the cut portion in the n + 1th rotation portion of the work circumferential surface.
  • the trajectory of the cutting tool 130 at the time of backward movement at the (n + 1) th rotation of the workpiece circumferential surface may reach the position of the trajectory of the cutting tool 130 at the nth rotation of the workpiece circumferential surface.
  • the phases of the shapes to be turned by the cutting tool 130 in the n + 1 th rotation and the n th rotation work W do not have to match (in phase) with each other.
  • the cutting tool 130 vibrates 3.5 times with one rotation of the spindle, and the cutting portion at the time of forward movement of the cutting tool 130 and the cutting portion at the time of backward movement are From the state where the partially rotated portion of the work W circumferential surface includes the portion already cut in the first rotation, and the above-described idling operation of the cutting tool 130 occurs during cutting, as shown in FIG. 5B.
  • the trajectory of the cutting tool 130 at the time of backward movement at the second rotation can not reach the trajectory of the cutting tool 130 at the first rotation, so that the above-described idling operation can not be performed. May not be divided.
  • the vibration of the cutting tool 130 is expressed in a linear shape. If the feed amount is simply increased gradually, the overlapping portion between the cutting portion at the time of forward movement of the cutting tool 130 and the cutting portion at the time of backward movement gradually becomes smaller, and the cutting portion at the time of forward movement Since the cutting portion at the time of backward movement does not overlap, the above-described idling operation can not be performed, and the chips may not be divided.
  • the control unit C1 includes an amplitude setting unit that sets the amplitude of the reciprocating vibration in proportion to the feed amount of the cutting tool 130 with respect to the workpiece W.
  • the amplitude setting means is configured to set the amplitude by multiplying the feed amount by the amplitude feed ratio, with the ratio of the amplitude to the feed amount as the amplitude feed ratio.
  • the amplitude feed ratio can be set in the control unit C1 by the user via the numerical value setting unit C2 and the like.
  • the amplitude setting means and the vibration means cooperate with each other, and as shown in FIG. 5C, the amplitude according to the reciprocating vibration along the machining feed direction of the cutting tool 130 and the feed amount set in cutting is set By doing this, the control unit C1 controls the vibration means so that the trajectory of the cutting tool 130 at the time of backward movement in the second rotation of the workpiece W reaches the trajectory of the cutting tool 130 in the first rotation of the workpiece W.
  • the amplitude is set according to the feed amount, and the vibration of the vibration tool causes the above-described idling operation to occur by the control of the control unit C1, and chips can be cut.
  • the cutting by the feed of the cutting tool 130 is performed by instructing the control unit C1 to move the cutting tool 130 to a predetermined coordinate position.
  • a cutting tool 130 positioned at a predetermined coordinate position with respect to the workpiece W as a movement start position is used as a movement position, and an interpolation path based on a predetermined interpolation method is determined as a movement position.
  • the cutting tool 130 is sent along the shape in which the two coordinate positions are connected by the interpolation path, and the workpiece W is cut into the shape in which the two coordinate positions are connected by the interpolation path.
  • the cutting tool 130 between the two coordinate positions in a linear interpolation path the workpiece W is machined into a linear shape between the two coordinate positions.
  • By moving the cutting tool 130 between the two coordinate positions in an arc-shaped interpolation path having a predetermined radius the workpiece W is machined into the arc shape between the both coordinate positions.
  • the control unit C1 of the present embodiment includes path division means and amplitude control means.
  • the path dividing means divides the interpolation path into a plurality of divided paths according to predetermined coordinate positions on the interpolation path. For example, as shown in FIG. 6, the cutting tool 130 located at the coordinate position of P0 (Xs, Zs) is moved to P4 (Xe, Ze) in a linear interpolation path, and P1 (on the interpolation path) When the coordinates of (X1, Z1), P2 (X2, Z2), and P3 (X3, Z3) are located, the path dividing means may set the interpolation path to P0 (Xs, Zs) to P1 (X1, Z1).
  • the amplitude control means separately sets the amplitude of the reciprocating vibration for each divided path.
  • the control unit C1 feeds the cutting tool 130 while reciprocatingly oscillating at a predetermined amplitude D1 determined by the amplitude control means along the straight line to be the interpolation path in the first divided path, and in the second divided path Along a straight line to be an interpolation path, it is fed while reciprocating with a predetermined amplitude D2 determined by the amplitude control means, and in a third division path, a predetermined line to be determined by the amplitude control means along a straight line to be the interpolation path It sends while reciprocating with an amplitude D3 and sends while reciprocating with a predetermined amplitude D4 determined by the amplitude control means along the straight line to be the interpolation path in the fourth divided path.
  • each amplitude in each divided path is set separately, for example, each amplitude can be set smaller in order as the cutting tool 130 moves from the movement start position to the arrival position. For example, after sequentially decreasing the amplitude D1 to the amplitude D4 or increasing the amplitude D1 to the amplitude D2 in order to obtain the amplitude determined by the amplitude setting means, the amplitude D3 and the amplitude D4 are sequentially decreased compared to the amplitude D2.
  • the amplitude D4 can be made smaller than the amplitude D3.
  • the amplitude control means can separately set each amplitude in each divided path by setting the amplitude feed ratio for each divided path.
  • the amplitude control means can separately set each amplitude in each divided path by, for example, multiplying the amplitude feeding ratio set for the amplitude setting means by a predetermined constant for each divided path.
  • the amplitude feed ratio is simply decreased in order, the overlapping portion between the cutting portion at the time of forward movement of the cutting tool 130 and the cutting portion at the time of backward movement becomes smaller, and the cutting portion and backward movement during the forward movement
  • the amplitude control means determines the feed amount for each divided path and sets different feed amounts, since the case where the above-described idling operation can not be performed and chips can not be divided may occur.
  • each amplitude in each divided path can be set separately. Thereby, the said amplitude can be made small in order, dividing a chip in each division
  • the amplitude of the same magnitude may be obtained in some of the divided paths.
  • the position of the cutting tool 130 when switching from forward movement to backward movement can not be made coincident with the arrival position, the position of the cutting tool 130 when switching from forward movement to backward movement does not exceed the arrival position.
  • the reciprocating vibration can be stopped and the cutting tool can be sent to the arrival position without reciprocating vibration.
  • the stop of the reciprocating vibration can be performed, for example, by setting the amplitude feed ratio to zero. Further, by setting the amplitude feed ratio to 0 or the like, it is also possible to set a divided interpolation path in which cutting is performed by stopping reciprocating vibration.
  • the amplitude control means may be configured to set the amplitudes in order as the cutting tool 130 moves from the movement start position to the arrival position.
  • the amplitude D1 can be successively increased from the amplitude D1 to the amplitude D4, or the amplitude D1 to the amplitude D2 or the amplitude D3 can be sequentially increased to obtain the amplitude determined by the amplitude setting means.
  • the amplitude D1 at the movement start position (cutting start position) can be reduced by setting the amplitude D1 to the amplitude D4 sequentially larger, and the load on the cutting tool 130 at the start of cutting can be reduced.
  • the path division means may be configured to divide the interpolation path into a plurality of division paths based on a predetermined time. For example, after the cutting tool 130 starts moving from the movement start position, a section until a predetermined time passes is a first divided path, and after a first divided path, a section before a predetermined time passes a second divided path After the second divided route, a section until a predetermined time elapses can be set as a third divided route, and after the third divided route, a section until moving to the arrival position can be set as a fourth divided route.
  • each divided path by setting the amplitude feed ratio and the feed amount separately, it is possible to set each amplitude in each divided path separately.
  • the amplitude D1 in the first divided path to the amplitude D4 in the fourth divided path are sequentially decreased, or the amplitude D1 in the second divided path
  • the amplitude D2 is sequentially increased, and after the amplitude is determined by the amplitude setting means, the amplitude D3 and the amplitude D4 in the third divided path are sequentially reduced compared to the amplitude D2, or the amplitude is compared with the amplitude D3. It is possible to make D4 smaller or the like.

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Abstract

ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを、所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記振動手段による往復振動の振幅を制御する振幅制御手段とを備え、前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振幅を備えた前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具を前記ワークに対して所定の移動経路に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、前記移動経路が、前記移動経路上の所定の座標位置で分割された複数の分割経路からなり、前記振幅制御手段が、各分割経路毎に前記振幅を各別に設定する工作機械。

Description

工作機械
　本発明は、工作機械に関する。
　従来、ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを、所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記振動手段による往復振動の振幅を制御する振幅制御手段とを備え、前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振幅を備えた前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具を前記ワークに対して所定の移動経路に沿って移動させて切削加工を行う工作機械が知られている（例えば特許文献１参照）。
国際公開第２０１６／０４７４８５号
　切削加工を行う際に切削工具がワークに対して移動する所定の移動経路内で振動手段による往復振動の振幅を任意に設定して前記振動を伴う切削加工を行うことができる工作機械を提供することを課題としている。
　上記課題を解決するための本発明の工作機械は、ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを、所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記振動手段による往復振動の振幅を制御する振幅制御手段とを備え、前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振幅を備えた前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具を前記ワークに対して所定の移動経路に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、前記移動経路が、前記移動経路上の所定の座標位置で分割された複数の分割経路からなり、前記振幅制御手段が、各分割経路毎に前記振幅を各別に設定することを特徴とする。
　本発明の工作機械は、上記構成おいて、前記移動経路が、予め定められる２つの座標位置間を所定の補間方法に基づいた補間経路からなるのが好ましい。
　本発明の工作機械は、上記構成おいて、２つの座標位置が、前記切削工具の移動開始位置と到達位置とからなり、前記振幅制御手段が、切削工具の到達位置への移動に伴って順に振幅を小さく設定することができる。
　あるいは、２つの座標位置が、前記切削工具の移動開始位置と到達位置とからなり、前記振幅制御手段が、切削工具の到達位置への移動に伴って順に振幅を大きく設定することができる。
　以上のように構成される本発明の工作機械の構造によると、切削加工を行う際に切削工具がワークに対して移動する所定の移動経路を、前記移動経路上の所定の座標位置で複数の分割経路に分割し、各分割経路毎に振動手段による往復振動の振幅を各別に設定することによって、前記移動経路内で振幅を任意に設定して前記振動を伴う切削加工を容易に行うことができるという効果がある。
本発明の一実施の形態の工作機械の概略を示す図。 本発明の一実施の形態の切削工具とワークとの関係を示す図。 本発明の一実施の形態の切削工具の往復振動および位置を示す図。 本発明の一実施の形態の主軸ｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の関係を示す図。 本発明の一実施の形態の送り量と振幅との関係について説明する図。 本発明の一実施の形態の送り量と振幅との関係について説明する図。 本発明の一実施の形態の送り量と振幅との関係について説明する図。 補間経路を複数の分割経路に分割した例を示す図。
　工作機械１００は、図１に示されるように、主軸１１０と、切削工具台１３０Ａ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は、ワークを保持するワーク保持手段として構成され、ワークＷがチャック１２０を介して主軸１１０に保持されている。
　切削工具台１３０Ａは、ワークＷを旋削加工するバイト等の切削工具１３０を保持する刃物台として構成され、切削工具１３０が切削工具台１３０Ａに装着されている。
　主軸１１０は、主軸モータの動力によって回転駆動されるように主軸台１１０Ａに支持されている。
　前記主軸モータとして主軸台１１０Ａ内において、主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に形成される従来公知のビルトインモータ等が考えられる。
　主軸台１１０Ａは、Ｚ軸方向送り機構１６０を介して工作機械１００のベッド側に搭載されている。
　Ｚ軸方向送り機構１６０は、前記ベッド等のＺ軸方向送り機構１６０の固定側と一体的なベース１６１と、主軸１１０の軸線方向となるＺ軸方向に延びて、ベース１６１に設けられる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、Ｚ軸方向ガイド１６４を介してＺ軸方向送りテーブル１６３が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側にリニアサーボモータ１６５の可動子１６５ａが設けられている。
　ベース１６１側にリニアサーボモータ１６５の固定子１６５ｂが設けられている。
　リニアサーボモータ１６５の駆動によってＺ軸方向送りテーブル１６３が、Ｚ軸方向に移動駆動される。
　主軸台１１０Ａは、Ｚ軸方向送りテーブル１６３に搭載されている。
　Ｚ軸方向送りテーブル１６３の移動によって主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０のＺ軸方向への移動が行われる。
　主軸１１０は、主軸台１１０Ａと一体的に、Ｚ軸方向送り機構１６０によってＺ軸方向に移動自在に設けられ、Ｚ軸方向送り機構１６０は、主軸移動機構として、主軸１１０をＺ軸方向に移動させる。
　Ｘ軸方向送り機構１５０が、工作機械１００のベッド側に設けられている。
　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。
　切削工具台１３０Ａは、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に搭載されている。
　Ｘ軸方向送りテーブル１５３側にリニアサーボモータ１５５の可動子１５５ａが設けられている。
　ベース１５１側にリニアサーボモータ１５５の固定子１５５ｂが設けられている。
　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軸方向ガイドレール１５２に沿ってＸ軸方向に移動することにより、切削工具台１３０ＡがＸ軸方向に移動し、切削工具１３０がＸ軸方向に移動する。
　Ｘ軸方向送り機構１５０は、刃物台移動機構として、切削工具台１３０Ａを切削工具１３０と一体的に、Ｘ軸方向に移動させる。
　前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０）と前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）とが協動して動作し、Ｘ軸方向送り機構１５０よるＸ軸方向への切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の移動と、Ｚ軸方向送り機構１６０による主軸台１１０Ａ（主軸１１０）のＺ軸方向への移動によって、切削工具１３０は、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に移動して送られる。
　なお、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。
　前記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軸方向に移動させ、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向に加えて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。
　この場合、前記刃物台移動機構は、Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸送り機構とから構成され、前記刃物台移動機構と前記主軸移動機構とが協動し、切削工具台１３０Ａに装着されている切削工具１３０は、ワークＷに対してＸ軸方向及びＺ軸方向に加えて、Ｙ軸方向に移動が可能となり、相対的に任意の加工送り方向に移動して送られる。
　Ｙ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してベッドに搭載し、前記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。
　前記主軸移動機構と前記刃物台移動機構とから構成される送り手段により、主軸１１０と切削工具台１３０Ａとを相対的に移動させ、切削工具１３０を、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に移動させて送り、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して、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、図２に示すように、ワークＷを、前記切削工具１３０により任意の形状に切削加工することができる。
　本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとの両方を移動するように構成しているが、主軸台１１０Ａを工作機械１００のベッド側に移動不能に固定し、刃物台移動機構を、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｚ軸方向、またはＹ軸方向に移動させるように構成してもよい。
　この場合、前記送り手段が、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｚ軸方向、またはＹ軸方向に移動させる刃物台移動機構から構成され、固定的に位置決めされて回転駆動される主軸１１０に対して、切削工具台１３０Ａを移動させることによって、切削工具１３０をワークＷに対して任意に加工送り動作させることができる。
　切削工具台１３０Ａを工作機械１００のベッド側に移動不能に固定し、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｚ軸方向、またはＹ軸方向に移動させるように、主軸移動機構を構成してもよい。
　この場合、前記送り手段が、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｚ軸方向、またはＹ軸方向に移動させる主軸台移動機構から構成され、固定的に位置決めされる切削工具台１３０Ａに対して、主軸台１１０Ａを移動させることによって、切削工具１３０をワークＷに対して任意に加工送り動作させることができる。
　本実施形態においては、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構、Ｚ軸方向送り機構１６０は、リニアサーボモータによって駆動されるように構成されているが、従来公知のボールネジとサーボモータとによる駆動等とすることもできる。
　本実施形態においては、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が、前記ビルトインモータ等の前記主軸モータによって構成され、ワークＷと切削工具１３０との相対回転は、主軸１１０の回転駆動によって行われる。
　本実施形態では、切削工具１３０に対してワークＷを回転させる構成としたが、ワークＷに対して切削工具１３０を回転させる構成としてもよい。
　この場合切削工具１３０としてドリル等の回転工具が考えられる。
　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、あるいはＹ軸送り機構等の移動は、制御装置Ｃで制御される。
　制御装置Ｃは、制御部Ｃ１によって主軸１１０の回転、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、あるいはＹ軸方向送り機構を駆動制御する。
　制御部Ｃ１は、各送り機構を振動手段として、各送り機構を各々対応する移動方向に沿って往復振動させながら、主軸台１１０Ａ又は切削工具台１３０Ａを各々の方向に移動させるように制御を行う。
　各送り機構は、制御部Ｃ１の制御により、図３に示すように、主軸１１０又は切削工具台１３０Ａを、１回の往復振動において、所定の前進量だけ前進（往動）移動してから所定の後退量だけ後退（復動）移動させ、前進量と後退量の差である進行量だけ各移動方向に移動させる。
　前記送り手段は、制御部Ｃ１の制御による各送り機構の協動によって、ワークＷに対して切削工具１３０を加工送り方向に沿って往復振動させ、所定の進行量ずつ進めながら加工送り方向に移動させて送る。
　前記送り手段により、切削工具１３０が加工送り方向に沿った往復振動しながら加工送り方向に送られることによって、主軸１回転分となる主軸位相０度から３６０度まで変化した時の前記進行量の合計を送り量として、ワークＷの加工が行われる。
　前記送り手段による切削工具１３０の送りにより、例えば、ワークＷを所定の形状に外形切削加工することによって、ワークＷの周面は、図４に示すように波状に切削される。
　図４に示されるように、ワークＷの１回転当たりの切削工具１３０の振動の回数を振動数Ｎとすると、振動数Ｎが、３．５回（振動数Ｎ＝３．５）の場合、ｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）の切削工具１３０により旋削されるワークＷの周面形状の位相が、ｎ回転目の切削工具１３０により旋削された形状の位相に対して逆位相の関係となる。
　これにより、ｎ回転目の切削工具１３０の往動時の切削加工部分と、ｎ＋１回転目の復動時の切削加工部分とが一部重複する。
　ワーク周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれるため、この部分では、切削中に切削工具１３０が、ワークＷに対して何ら切削を行わずに空削りする、空振り動作が生じる。
　切削加工時にワークＷから生じる切屑は、前記空振り動作によって順次分断される。
　工作機械１００は、切削工具１３０の切削送り方向に沿った往復振動によって切屑を分断しながら、ワークＷの外形切削加工等を円滑に行うことができる。
　切削工具１３０の往復振動によって切屑を順次分断する場合、ワーク周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれていればよい。
　換言すると、ワーク周面のｎ＋１回転目における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ワーク周面のｎ回転目における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達すればよい。
　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により旋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度反転させる必要はない。
　図５Ａに示すように、図４と同様に、主軸１回転で切削工具１３０が３．５回振動し、切削工具１３０の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Ｗ周面の２回転目の切削部分に、１回転目に切削済みの部分が含まれ、切削中に切削工具１３０の前記空振り動作が生じている状態から、図５Ｂに示すように、単に送り量だけ増大させると、２回転目における復動時の切削工具１３０の軌跡が１回転目における切削工具１３０の軌跡まで到達しなくなるため、前述した空振り動作ができず、切屑が分断されない場合がある。
　なお図５Ａ乃至図５Ｃでは、説明をわかり易くするために、切削工具１３０の振動を直線状にして表現している。
　単に送り量を徐々に増加させていくと、前述した切削工具１３０の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分との重複部分が徐々に小さくなり、往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複しなくなるため、前述した空振り動作ができず、切屑が分断されない場合が発生する。
　制御部Ｃ１は、ワークＷに対する切削工具１３０の送り量に比例して前記往復振動の振幅を設定する振幅設定手段を備える。
　振幅設定手段は、送り量に対する振幅の比率を振幅送り比率として、送り量に振幅送り比率を乗じて振幅を設定するように構成されている。
　振幅送り比率は、ユーザによって、数値設定部Ｃ２等を介して、制御部Ｃ１に設定することができる。
　前記振幅設定手段と前記振動手段とは互いに連係し、図５Ｃに示すように、切削工具１３０の前記加工送り方向に沿った往復振動と、切削加工において設定される送り量に応じた振幅を設定することによって、制御部Ｃ１がワークＷの２回転目における復動時の切削工具１３０の軌跡を、ワークＷの１回転目における切削工具１３０の軌跡まで到達させるように前記振動手段を制御する。
　これにより、送り量に応じて振幅が設定され、制御部Ｃ１の制御によって振動手段が切削工具１３０を、前述した空振り動作が生じるように振動させて、切屑を分断することができる。
　切削工具１３０の前記送りによる前記切削加工は、切削工具１３０を所定の座標位置に移動させるように制御部Ｃ１側に移動指令することによって行われる。
　例えば、移動開始位置としてワークＷに対して所定の座標位置に位置する切削工具１３０を、前記移動指令によって指定される座標位置を到達位置として、所定の補間方法に基づいた補間経路を移動経路として移動させることによって、２つの座標位置間を前記補間経路で繋いだ形状に沿って切削工具１３０が送られ、２つの座標位置間を前記補間経路で繋いだ形状にワークＷが切削加工される。
　切削工具１３０を、前記２つの座標位置間を直線状の補間経路で移動させることによって、ワークＷが前記両座標位置間で直線状の形状に加工される。
　切削工具１３０を、前記２つの座標位置間を所定の半径を有する円弧状の補間経路で移動させることによって、ワークＷが前記両座標位置間で前記円弧状の形状に加工される。
　本実施形態の制御部Ｃ１は、経路分割手段と振幅制御手段とを備えている。
　経路分割手段は、前記移動指令によって指定される座標位置への切削工具１３０の移動に際して、前記補間経路を、前記補間経路上の所定の座標位置によって、複数の分割経路に分割する。
　例えば、図６に示されるように、Ｐ０（Ｘｓ，Ｚｓ）の座標位置にある切削工具１３０を、Ｐ４（Ｘｅ，Ｚｅ）に直線状の補間経路で移動させ、前記補間経路上に、Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）、Ｐ２（Ｘ２，Ｚ２）、Ｐ３（Ｘ３，Ｚ３）の各座標が位置している場合、経路分割手段は、前記補間経路を、Ｐ０（Ｘｓ，Ｚｓ）からＰ１（Ｘ１，Ｚ１）への第１移動分割経路、Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）からＰ２（Ｘ２，Ｚ２）への第２移動分割経路、Ｐ２（Ｘ２，Ｚ２）からＰ３（Ｘ３，Ｚ３）への第３移動分割経路、Ｐ３（Ｘ３，Ｚ３）からＰ４（Ｘｅ，Ｚｅ）への第４移動分割経路に分割する。
　振幅制御手段は、各分割経路毎に前記往復振動の振幅を各別に設定する。
　制御部Ｃ１は、切削工具１３０を、第１分割経路において、前記補間経路となる直線に沿って、振幅制御手段によって定められる所定の振幅Ｄ１で往復振動させながら送り、第２分割経路において、前記補間経路となる直線に沿って、振幅制御手段によって定められる所定の振幅Ｄ２で往復振動させながら送り、第３分割経路において、前記補間経路となる直線に沿って、振幅制御手段によって定められる所定の振幅Ｄ３で往復振動させながら送り、第４分割経路において、前記補間経路となる直線に沿って、振幅制御手段によって定められる所定の振幅Ｄ４で往復振動させながら送る。
　各移動分割経路での移動の経路は前記補間経路に重なるため、全体として切削工具１３０はＰ０（Ｘｓ，Ｚｓ）からＰ４（Ｘｅ，Ｚｅ）に直線状の補間経路に沿って往復振動を行いながら移動する。
　各分割経路における各振幅は別々に設定されるため、例えば切削工具１３０が移動開始位置から到達位置への移動に伴って、各振幅を順に小さくして設定することができる。例えば、振幅Ｄ１から振幅Ｄ４に順次小さくしたり、振幅Ｄ１から振幅Ｄ２を順に大きくし、振幅設定手段によって定められた振幅とした後、振幅Ｄ２に比較して、振幅Ｄ３、振幅Ｄ４を順次小さくしたり、振幅Ｄ３に比較して振幅Ｄ４を小さくしたりすることができる。
　第１分割経路から第４分割経路で順に往復振動の振幅を減少させることによって、第４分割経路での往復振動の際に、往動から復動に切り替わるときの切削工具１３０の位置が前記到達位置に一致するように切削加工を実行させることができる。
　第４分割経路における切削加工の完了に際して、切削工具１３０を到達位置で維持したままワークＷを切削するように、前記往復振動を停止させる。
　これにより、ワークＷの到達位置における切削加工面を整えることができる。
　振幅制御手段は、各分割経路毎に振幅送り比率を設定することによって、各分割経路における各振幅を別々に設定することができる。
　振幅制御手段は、例えば、振幅設定手段に対して設定される振幅送り比率を、各分割経路毎に所定の定数で乗じることによって、各分割経路における各振幅を別々に設定することができる。
　ただし、単に振幅送り比率を順に小さくすると、前述した切削工具１３０の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分との重複部分が小さくなり、往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複しなくなり、前述した空振り動作ができず、切屑が分断されない場合が発生し得るため、振幅制御手段は、各分割経路毎に送り量を定め、異なる送り量とすることによって各分割経路における各振幅を別々に設定することもできる。
　これにより、各分割経路において切屑を分断しながら、順に前記振幅を小さくすることができる。
　なお一部の分割経路同士で同じ大きさの振幅となる場合があっても良い。
　また、往動から復動に切り替わるときの切削工具１３０の位置を到達位置に一致させることができない場合は、往動から復動に切り替わるときの切削工具１３０の位置が、到達位置を越えないような、到達位置に近接する状態で、前記往復振動を停止させ、往復振動させることなく切削工具を到達位置に送ることもできる。
　往復振動の停止は、例えば振幅送り比率を０とすることによって実行することができる。
　また振幅送り比率を０等とすることによって往復振動を停止させて切削加工を行う分割補間経路を設定することもできる。
　振幅制御手段は、切削工具１３０が移動開始位置から到達位置への移動に伴って、各振幅を順に大きく設定する構成とすることもできる。例えば、振幅Ｄ１から振幅Ｄ４に順次大きくしたり、振幅Ｄ１から振幅Ｄ２あるいは振幅Ｄ３を順に大きくし、振幅設定手段によって定められた振幅としたりすることができる。振幅Ｄ１から振幅Ｄ４を順に大きく設定することにより、移動開始位置（切削開始位置）における振幅Ｄ１を小さくして、切削開始時における切削工具１３０の負荷を低減させることができる。
　経路分割手段は、所定の時間に基づいて補間経路を複数の分割経路に分割する構成とすることもできる。例えば切削工具１３０が移動開始位置から移動を開始した後、所定の時間が経過するまでの区間を第１分割経路、第１分割経路後、所定の時間が経過するまでの区間を第２分割経路、第２分割経路後、所定の時間が経過するまでの区間を第３分割経路、とし、第３分割経路後、到達位置に移動するまでの区間を第４分割経路とすることができる。
　各分割経路において、前記実施形態と同様に、振幅送り比率や送り量を各別に設定することによって、各分割経路における各振幅を別々に設定することができる。例えば切削工具１３０の移動開始位置から到達位置への移動に伴って、第１分割経路での振幅Ｄ１から第４分割経路での振幅Ｄ４を順次小さくしたり、振幅Ｄ１から第２分割経路での振幅Ｄ２を順に大きくし、振幅設定手段によって定められた振幅とした後、振幅Ｄ２に比較して、第３分割経路での振幅Ｄ３、振幅Ｄ４を順次小さくしたり、振幅Ｄ３に比較して振幅Ｄ４を小さくしたりすること等が可能となる。

Claims (4)

  1. 　ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを、所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記振動手段による往復振動の振幅を制御する振幅制御手段とを備え、
    　前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振幅を備えた前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具を前記ワークに対して所定の移動経路に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、
    　前記移動経路が、前記移動経路上の所定の座標位置で分割された複数の分割経路からなり、
    　前記振幅制御手段が、各分割経路毎に前記振幅を各別に設定する工作機械。
  2. 　前記移動経路が、予め定められる２つの座標位置間を所定の補間方法に基づいた補間経路からなる請求項１の工作機械。
  3. 　２つの座標位置が、前記切削工具の移動開始位置と到達位置とからなり、前記振幅制御手段が、切削工具の到達位置への移動に伴って順に振幅を小さく設定する請求項２の工作機械。
  4. 　２つの座標位置が、前記切削工具の移動開始位置と到達位置とからなり、前記振幅制御手段が、切削工具の到達位置への移動に伴って順に振幅を大きく設定する請求項２の工作機械。
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