WO2019073908A1 - 工作機械 - Google Patents

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movement
vibration
cutting
workpiece
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尊一 中谷
一彦 三宮
篠原　浩
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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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    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
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    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
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    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49382—Movement reciprocating

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool.
  • a cutting tool for cutting a workpiece a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the workpiece, and a feeding means for feeding the cutting tool and the workpiece in a predetermined processing feed direction; And a vibration unit for relatively reciprocatingly vibrating the cutting tool and the workpiece, wherein the relative rotation between the workpiece and the cutting tool and the reciprocating vibration of the cutting tool relative to the workpiece in the processing feed direction of the cutting tool are provided.
  • a machine tool that performs cutting by a feed operation (see, for example, Patent Document 1).
  • a machine tool such as a lathe can perform cutting by continuously moving the cutting tool with respect to the work along a plurality of predetermined movement paths each having a different machining feed direction. It has been known.
  • the cutting tool is moved along a plurality of predetermined movement paths respectively different in machining feed direction to perform cutting, and from one movement path of one of the two movement paths continuing to each other to the other one of the movement paths
  • a feeding means for feeding movement in the machining feed direction, and a vibrating means for relatively reciprocatingly vibrating the cutting tool and the work, and the relative rotation between the work and the cutting tool, and the cutting tool for the work
  • a cutting operation by continuously moving the cutting tool with respect to the work along a plurality of predetermined movement paths respectively different in the machining feed direction, by the feeding operation accompanied by the reciprocating vibration in the machining feed direction.
  • the regulate reciprocal vibration characterized in that a vibration regulating means for starting the reciprocating vibration after the lapse of the predetermined time period.
  • the movement of the cutting tool in the movement path of one of the two movement paths continuous with each other is performed by a feeding operation in which the reciprocating vibration is stopped. preferable.
  • the vibration regulating means regulates the reciprocating vibration for a predetermined time from the movement start position of the movement path.
  • the vibration regulating means moves the reciprocating vibration during a period in which the cutting tool moves from the movement start position of the movement path by the swing width of the reciprocating vibration in the movement path. It is preferable to regulate.
  • cutting is performed by moving the cutting tool continuously along a plurality of predetermined moving paths which are different in the processing feed direction, respectively, and they are continuous 2
  • the vibration restraining means causes the cutting feed direction of the cutting tool to the workpiece for a predetermined period from the movement start position of the movement path. Since the reciprocation vibration is restricted and the reciprocation vibration starts after the predetermined period, the effect of the reciprocation vibration can be suppressed at the movement start position of 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.
  • control unit C1 of the present embodiment moves the cutting tool 130 continuously along the plurality of interpolation paths, so that the plurality of interpolation paths are continuously connected.
  • the cutting tool 130 can be fed along with to perform cutting of the workpiece W.
  • the cutting tool 130 is a first interpolation path from P0 (Xs, Zs) to P1 (X1, Z1), and a second interpolation path from P1 (X1, Z1) to P2 (X2, Z2) Move continuously along the fourth interpolation path from path, P2 (X2, Z2) to P3 (X3, Z3), P3 (X3, Z3) to P4 (Xe, Ze) Indicates the case of
  • the control unit C1 serves as a vibration control means when the movement due to the feed of the cutting tool 130 switches from the movement along one interpolation path of two consecutive interpolation paths to the movement along the other interpolation path.
  • the reciprocating vibration is regulated so as to move the cutting tool 130 without reciprocating vibration for a predetermined time from the movement start position of However, after the elapse of the predetermined time, the control unit C1 performs the feed accompanied by the reciprocating vibration, and the cutting tool 130 executes the cutting of the work W by the feed accompanied by the reciprocating vibration along the interpolation path. .
  • the cutting tool 130 is sequentially and continuously sent in one direction from the movement start position of the interpolation path toward the arrival position, and moves from the arrival position along with the passage of time from the movement start position
  • the cutting portion increases in order only by the forward movement without performing the backward movement toward the start position.
  • the cutting tool 130 can perform cutting corresponding to the swing width of the reciprocating vibration in the interpolation path by the feed that is not reciprocating vibration when a predetermined time elapses from the movement start position.
  • the control unit C1 regulates the reciprocating vibration until the time for performing cutting corresponding to the swing width of the reciprocating vibration in the interpolation path has elapsed by the feed in which the cutting tool 130 is not subjected to the reciprocating vibration.
  • the amplitude of the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is sequentially expanded from an amplitude smaller than a predetermined vibration amplitude determined by the amplitude feed ratio to a determined vibration amplitude.
  • Amplitude control means for controlling the reciprocation vibration of the cutting tool 130 can be provided in the control unit C1 so as to extend. In this case, an unnecessary amount of cutting is performed in a direction exceeding the movement start position which is determined by the combination of the amount of movement toward the arrival position of the cutting tool 130 and the swing width on the return side of the reciprocating vibration whose amplitude is successively expanded.
  • the vibration control means may be configured to control the reciprocating vibration until the time for which the operation is performed has elapsed.
  • the vibration control means may be configured to calculate the swing width of the backward movement, and perform cutting by the feed in which the reciprocating vibration is restricted by the calculated swing width.
  • the control unit C1 functions as a vibration restraining means, as described above, when the feed (movement) of the cutting tool 130 switches from the one interpolation route to the other interpolation route of two successive interpolation routes.
  • the reciprocating vibration is regulated for a predetermined period from the movement start position of the interpolation path, and the reciprocating vibration is started after the predetermined period has elapsed.
  • the regulation 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. However, unnecessary movement in the direction beyond the movement start position is made unnecessary by vibrating the movement start position of the interpolation route toward the arrival position as an inflection point that changes from return to return of reciprocating vibration along the feed direction. Cutting can also be prevented.

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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、各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、前記切削工具の前記移動が、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路から他方の前記移動経路に切り替わる際に、前記移動経路の移動開始位置から所定の期間前記往復振動を規制し、前記所定期間の経過後に前記往復振動を開始させる振動規制手段を設けた工作機械。

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往復振動を伴う送り動作とによっ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）。
　一般的に旋盤等の工作機械は、前記切削工具を前記ワークに対して、各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って移動させて切削加工を行うことが可能なことが知られている。
国際公開第２０１５／１４６９４５号
　各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って切削工具を移動させて切削加工を行い、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路から他方の前記移動経路に切り替わる際に、前記移動経路の移動開始位置において、ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向に沿った往復振動の影響を抑制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、各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、前記切削工具の前記移動が、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路から他方の前記移動経路に切り替わる際に、前記移動経路の移動開始位置から所定の期間前記往復振動を規制し、前記所定期間の経過後に前記往復振動を開始させる振動規制手段を設けたことを特徴とする。
　本発明の工作機械は、上記構成おいて、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路の前記切削工具の前記移動が、前記往復振動を停止状態とした送り動作によって行われるのが好ましい。
　本発明の工作機械は、上記構成おいて、前記振動規制手段が、前記移動経路の移動開始位置から所定時間前記往復振動を規制するのが好ましい。
　本発明の工作機械は、上記構成おいて、前記振動規制手段が、前記移動経路の移動開始位置から、前記切削工具が前記移動経路における前記往復振動の振れ幅分移動する期間、前記往復振動を規制するのが好ましい。
　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、各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って切削工具を移動させて切削加工を行い、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路から他方の前記移動経路に切り替わる際に、振動規制手段によって、前記移動経路の移動開始位置から所定の期間、ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向に沿った往復振動が規制され、前記所定期間の経過後に前記往復振動が開始するため、前記移動経路の移動開始位置において、前記往復振動による影響を抑制する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。 切削工具を複数の補間経路に沿って連続的に移動させる状態を示す図。
　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、図６に示されるように、切削工具１３０を複数の前記補間経路に沿って連続的に移動させることによって、複数の前記補間経路が連続的に接続された形状に沿って切削工具１３０を送り、ワークＷの切削加工を実行することができる。
　図６においては、切削工具１３０を、Ｐ０（Ｘｓ，Ｚｓ）からＰ１（Ｘ１，Ｚ１）への第１の補間経路、Ｐ１（Ｘ１，Ｚ１）からＰ２（Ｘ２，Ｚ２）への第２の補間経路、Ｐ２（Ｘ２，Ｚ２）からＰ３（Ｘ３，Ｚ３）への第３の補間経路、Ｐ３（Ｘ３，Ｚ３）からＰ４（Ｘｅ，Ｚｅ）への第４の補間経路に沿って連続的に移動させる場合を示す。
　制御部Ｃ１は、切削工具１３０の送りによる移動が、互いに連続する２つの補間経路の一方の補間経路に沿った移動から他方の補間経路に沿った移動に切り替わる際、振動規制手段として、補間経路の移動開始位置から所定の時間、往復振動を伴うことなく切削工具１３０を移動させるように、前記往復振動を規制する。
　ただし、制御部Ｃ１は、前記所定の時間経過後は、前記往復振動を伴う送りを行い、切削工具１３０は前記補間経路に沿って、往復振動を伴う前記送りによってワークＷの切削加工を実行する。
　前記往復振動の停止によって、切削工具１３０は、前記補間経路の移動開始位置から到達位置に向かって、一方向に順次連続的に送られ、移動開始位置から時間経過に伴って、到達位置から移動開始位置に向かう復動を行うことなく、往動のみで順に切削部分が増加する。
　切削工具１３０は、移動開始位置から所定の時間経過することによって、前記往復振動されない送りにより、前記補間経路での往復振動の振れ幅分の切削を行うことができる。
　制御部Ｃ１は、切削工具１３０が前記往復振動されない送りにより、前記補間経路での往復振動の振れ幅分の切削を行う時間が経過するまで前記往復振動を規制する。
　振動規制手段による往復振動の規制により、切削工具１３０が、互いに連続する２つの補間経路の一方の補間経路に沿った移動から他方の補間経路に沿った移動に切り替わる際、補間経路の移動開始位置から、前記往復振動の復動による移動開始位置を越える方向への不要な切削が防止され、切削形状の異常を防止することができ、加工精度を向上させることができる。
　互いに連続する２つの補間経路の一方の補間経路全体において、前記往復振動を伴わず前記補間経路に沿って移動開始位置から到達位置に向かって、一方向に順次連続的に切削工具１３０を送る場合、連続する補間経路での加工に際して振動規制手段による往復振動の規制を実行することができる。
　最大で復動分の振れ幅が移動開始位置を越える方向への不要な切削となるため、前記復動の振れ幅分の切削を行う時間が経過するまで前記往復振動を規制するように振動規制手段を構成することができる。
　前記補間経路の移動開始位置から切削を開始する際、切削工具１３０の前記往復振動の振幅が、前記振幅送り比率によって定められる所定振動振幅より小さな振幅から、順次拡大し、定められた振動振幅に至るように、切削工具１３０の往復振動を制御する振幅制御手段を制御部Ｃ１に設けることができる。
　この場合切削工具１３０の到達位置に向かう移動の量と順次振幅が拡大される往復振動の復動側の振れ幅との合成によって定まる移動開始位置を越える方向への不要な切削の量の切削を行う時間が経過するまで前記往復振動を規制するように振動規制手段を構成することができる。
　なお互いに連続する２つの補間経路の一方の補間経路に沿った移動から他方の補間経路に沿った移動に切り替わる際、補間経路の移動開始位置から所定の時間ではなく、移動開始位置を越え得る復動の振れ幅を算出し、算出された前記振れ幅分、前記往復振動が規制された送りによって切削を行うように振動規制手段を構成してもよい。
　制御部Ｃ１は、振動規制手段として、上記のように切削工具１３０の送り（移動）が、互いに連続する２つの前記補間経路の一方の前記補間経路から他方の前記補間経路に切り替わる際に、前記補間経路の移動開始位置から所定の期間前記往復振動の規制を行い、前記所定期間の経過後に前記往復振動を開始させる。
　なお往復振動の規制は、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。
　ただし前記補間経路の移動開始位置を前記送り方向に沿った往復振動の復動から往動に変化する変曲点として、到達位置に向かって振動させることによって、移動開始位置を越える方向への不要な切削を防止することもできる。

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、各々加工送り方向が異なる複数の所定の移動経路に連続的に沿って移動させて切削加工を行う工作機械において、
    　前記切削工具の前記移動が、互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路から他方の前記移動経路に切り替わる際に、前記移動経路の移動開始位置から所定の期間前記往復振動を規制し、前記所定期間の経過後に前記往復振動を開始させる振動規制手段を設けた工作機械。
  2. 　互いに連続する２つの前記移動経路の一方の前記移動経路の前記切削工具の前記移動が、前記往復振動を停止状態とした送り動作によって行われる請求項１の工作機械。
  3. 　前記振動規制手段が、前記移動経路の移動開始位置から所定時間前記往復振動を規制する請求項１又は２の工作機械。
  4. 　前記振動規制手段が、前記移動経路の移動開始位置から、前記切削工具が前記移動経路における前記往復振動の振れ幅分移動する期間、前記往復振動を規制する請求項１又は２の工作機械。
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