WO2020241524A1 - 工作機械及びこの工作機械の制御装置 - Google Patents

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WO2020241524A1
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cutting
work
tool
cutting tool
workpiece
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PCT/JP2020/020409
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一彦 三宮
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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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Definitions

  • the present invention relates to a machine tool for threading a workpiece and a control device for the machine tool.
  • a work holding means for holding a work for holding a work
  • a tool post for holding a cutting tool for cutting the work
  • a cutting tool for the work by relative movement between the work holding means and the tool post are used.
  • a feeding means that feeds in a predetermined machining feed direction
  • a vibrating means that reciprocates the work holding means and the tool post relative to the radial direction of the work, and the work and the cutting tool are relatively rotated. It is provided with a rotating means for causing the work and the cutting tool to be relatively rotated and moved relative to each other along the machining feed direction, and the work and the cutting tool are relatively fed and moved along the same cutting path forming a predetermined spiral a plurality of times.
  • a machine tool that performs thread cutting to form a threaded portion on the work by performing cutting (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 discloses a turning device that stops the vibration of the cutting tool until it comes into contact with the work.
  • the work holding means and the tool post While rotating the work and the cutting tool relative to each other, the work holding means and the tool post are reciprocally vibrated relatively in the radial direction of the work, and are relatively fed and moved along the machining feed direction for thread cutting.
  • the cutting tool is brought closer to the work from a predetermined initial point where the work and the cutting tool are separated from each other in the machining feed direction, and the thread cutting is started by the contact between the work and the cutting tool. Since there is no contact between the tool and the work during the period from the initial point to the contact between the work and the cutting tool, it is conceivable to stop the reciprocating vibration so as not to generate unnecessary vibration. However, due to the stop of the reciprocating vibration, it is necessary to determine the rotation phase of the work and the vibration phase of the cutting tool in a predetermined relationship in the continuous cutting of the thread cutting by the multiple cuttings. In some cases, the time required was long.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the relative reciprocation of the work between the work holding means and the tool post in the radial direction during the period from the initial point until the work and the cutting tool come into contact with each other. It is an object of the present invention to provide a machine tool and a control device for the machine tool, which can shorten the machining time of the work when the vibration is stopped.
  • the present invention firstly cuts a work by a work holding means for holding a work, a tool post for holding a cutting tool for cutting the work, and a relative movement between the work holding means and the tool post.
  • a feeding means for feeding a tool in a predetermined machining feed direction, a vibrating means for reciprocating the work holding means and the tool post relative to the radial direction of the work, and a relative of the work and the cutting tool.
  • a rotating means for rotating the work, the feeding means, the vibrating means, and a control means for controlling the operation of the rotating means are provided, and the work and the cutting tool are relatively rotated along the machining feed direction.
  • the work When performing thread cutting to form a threaded portion on the work by feeding and moving the work and cutting the work a plurality of times along the same cutting path forming a predetermined spiral, the work is , The cutting tool is brought closer to the machining feed direction from a predetermined initial point where the work and the cutting tool are separated from each other, and the thread cutting is started by the contact between the workpiece and the cutting tool.
  • the control means controls the vibrating means so that the reciprocating vibration is stopped, and the plurality of thread cutting processes.
  • the phase of reciprocating vibration becomes a predetermined phase with respect to the rotation phase of the relative rotation that starts the thread cutting. It is characterized in that the phase position of the tool post in the vibration direction is determined and the reciprocating vibration is stopped and controlled.
  • the work holding means for holding the work, the tool post for holding the cutting tool for cutting the work, and the cutting tool are predetermined with respect to the work by the relative movement between the work holding means and the tool post.
  • a machine tool including the means, the feeding means, the vibrating means, and a control means for controlling the operation of the rotating means is provided, and the work and the cutting tool are relatively rotated along the machining feed direction.
  • the work When performing thread cutting to form a threaded portion on the work by performing cutting work multiple times along the same cutting path forming a predetermined spiral, the work is fed and moved relatively.
  • the cutting tool is brought closer to the machining feed direction from a predetermined initial point where the work and the cutting tool are separated from each other, and the thread cutting is started by the contact between the work and the cutting tool.
  • the reciprocating vibration is stopped during the period from the initial point until the work and the cutting tool come into contact with each other, and continuous cutting is performed by the plurality of cutting processes of the thread cutting process.
  • the vibration direction of the tool post is set to a predetermined reciprocating vibration phase with respect to the rotation phase of the relative rotation that starts the thread cutting. It is characterized in that the reciprocating vibration is stopped and controlled by determining the phase position of the above.
  • the present invention can obtain the following effects.
  • the rotation phase of the work and the vibration phase of the cutting tool are defined as a predetermined relationship required when the work and the cutting tool come into contact with each other. Since the reciprocating vibration is stopped, unnecessary vibration during the period from the initial point to the contact between the work and the cutting tool can be avoided, and cutting with vibration should be started at the contact between the cutting tool and the work. This makes it possible to shorten the machining time of the work when the relative reciprocating vibration of the work between the work holding means and the tool post in the radial direction is stopped.
  • the figure which shows the outline of the machine tool of 1st Example of this invention The schematic diagram which shows the relationship between the cutting tool and the work of 1st Example.
  • the figure explaining the thread cutting cycle of 1st Example The figure explaining the phase (machining start point) of the vibration of the thread cutting processing of 1st Example.
  • the development schematic diagram which shows the position of the cutting tool with respect to the work of 2nd Example of this invention The development schematic diagram which shows the position of the cutting tool with respect to the work of 2nd Example of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a machine tool 100 provided with a control device C according to a first embodiment of the present invention.
  • the machine tool 100 includes a spindle 110 and a cutting tool base 130A.
  • a chuck 120 is provided at the tip of the spindle 110.
  • the work W is held by the spindle 110 via the chuck 120, and the spindle 110 is configured as a work holding means for holding the work.
  • the spindle 110 is supported by the spindle 110A so as to be rotationally driven by the power of a spindle motor (not shown).
  • a spindle motor a conventionally known built-in motor or the like formed between the spindle 110A and the spindle 110 in the spindle 110A can be considered.
  • the headstock 110A is movably mounted on the bed side of the machine tool 100 in the Z-axis direction, which is the axial direction of the spindle 110, by the Z-axis direction feed mechanism 160.
  • the spindle 110 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis direction feed mechanism 160 via the spindle 110A.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 constitutes a spindle movement mechanism that moves the spindle 110 in the Z-axis direction.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 includes a base 161 integrated with the fixed side of the Z-axis direction feed mechanism 160 such as the bed, and a Z-axis direction guide rail 162 provided on the base 161 and extending in the Z-axis direction. There is.
  • the Z-axis direction feed table 163 is slidably supported on the Z-axis direction guide rail 162 via the Z-axis direction guide 164.
  • a mover 165a of the linear servomotor 165 is provided on the Z-axis direction feed table 163 side, and a stator 165b of the linear servomotor 165 is provided on the base 161 side.
  • the headstock 110A is mounted on the Z-axis direction feed table 163, and the Z-axis direction feed table 163 is moved and driven in the Z-axis direction by driving the linear servomotor 165.
  • the movement of the Z-axis direction feed table 163 causes the headstock 110A to move in the Z-axis direction, and the spindle 110 is moved in the Z-axis direction.
  • a cutting tool 130 such as a cutting tool for turning a work W is mounted on the cutting tool base 130A.
  • the cutting tool base 130A constitutes a tool post for holding the cutting tool 130.
  • the cutting tool base 130A is provided on the bed side of the machine tool 100 by means of an X-axis direction feed mechanism 150 and a Y-axis direction feed mechanism (not shown) in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction, and in the Z-axis direction and the X-axis direction. It is provided so as to be movable in the Y-axis direction orthogonal to.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 and the Y-axis direction feed mechanism constitute a tool post moving mechanism that moves the cutting tool base 130A with respect to the spindle 110 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 includes a base 151 integrated with a fixed side of the X-axis direction feed mechanism 150, and an X-axis direction guide rail 152 provided on the base 151 and extending in the X-axis direction.
  • the 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 mover 155a of the linear servomotor 155 is provided on the X-axis direction feed table 153 side, and a stator 155b of the linear servomotor 155 is provided on the base 151 side.
  • the X-axis direction feed table 153 is moved and driven in the X-axis direction.
  • the Y-axis direction feed mechanism has the X-axis direction feed mechanism 150 arranged in the Y-axis direction and has the same structure as the X-axis direction feed mechanism 150, detailed description of the illustration and structure is omitted. To do.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 is mounted on the bed side via a Y-axis direction feed mechanism (not shown), and the cutting tool base 130A is mounted on the X-axis direction feed table 153.
  • the cutting tool base 130A moves in the X-axis direction by the movement drive of the X-axis direction feed table 153, and the Y-axis direction feed mechanism operates in the same manner as the X-axis direction feed mechanism 150 in the Y-axis direction. Moves in the Y-axis direction.
  • a Y-axis direction feed mechanism (not shown) may be mounted on the bed side via the X-axis direction feed mechanism 150, and a cutting tool base 130A may be mounted on the Y-axis direction feed mechanism side. Since the structure for moving the cutting tool base 130A in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis direction feed mechanism 150 and the X-axis direction feed mechanism 150 is conventionally known, detailed description and illustration are omitted.
  • the tool post moving mechanism (X-axis direction feed mechanism 150 and Y-axis direction feed mechanism) and the spindle movement mechanism (Z-axis direction feed mechanism 160) cooperate with each other to form an X-axis direction feed mechanism 150 and a Y-axis direction feed mechanism.
  • the cutting tool base 130A is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the headstock 110A (spindle 110) is moved in the Z-axis direction by the Z-axis direction feed mechanism 160, so that the cutting tool base 130A is mounted.
  • the cutting tool 130 is fed in an arbitrary machining feed direction relative to the work W.
  • the cutting tool 130 is sent to the work W by the feeding means including the spindle moving mechanism (Z-axis direction feeding mechanism 160) and the tool post moving mechanism (X-axis direction feeding mechanism 150 and Y-axis direction feeding mechanism).
  • a threaded portion is formed on the work W by the cutting tool 130 by performing thread cutting by spirally cutting a plurality of times by reciprocating and vibrating relatively in the radial direction of W. It is machined.
  • both the headstock 110A and the cutting tool base 130A are configured to move, but the headstock 110A is fixed so as not to move to the bed side of the machine tool 100, and the tool post is moved.
  • the mechanism may be configured to move the cutting tool base 130A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the feeding means and the vibrating means are composed of a tool post moving mechanism for moving the cutting tool base 130A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and the spindle 110 is fixedly positioned and rotationally driven.
  • the cutting tool base 130A by moving the cutting tool base 130A, the cutting tool 130 can be operated and reciprocally vibrated with respect to the work W.
  • the cutting tool base 130A may be fixed so as not to move to the bed side of the machine tool 100, and the spindle movement mechanism may be configured to move the headstock 110A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the feeding means and the vibrating means are configured with a headstock moving mechanism for moving the headstock 110A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, with respect to the cutting tool base 130A which is fixedly positioned. By moving the headstock 110A, the cutting tool 130 can be machined and fed with respect to the work W and reciprocally vibrated.
  • the X-axis direction feed mechanism 150, the Y-axis direction feed mechanism, and the Z-axis direction feed mechanism 160 are configured to be driven by a linear servomotor, but conventionally known ball screws and servos It can also be driven by a motor or the like.
  • the rotating means for relatively rotating the work W and the cutting tool 130 is configured by the spindle motor such as the built-in motor, and the relative rotation between the work W and the cutting tool 130 is the relative rotation of the spindle 110. It is driven by rotation.
  • the work W is rotated with respect to the cutting tool 130, but the cutting tool 130 may be rotated with respect to the work W.
  • the rotation of the spindle 110, the Z-axis direction feed mechanism 160, the X-axis direction feed mechanism 150, and the Y-axis direction feed mechanism are driven and controlled by the control unit C1 included in the control device C.
  • the control unit C1 is preset to control the headstock 110A or the cutting tool base 130A to move in each direction while reciprocating and vibrating each feed mechanism as a vibration means along the corresponding movement directions. ing.
  • each feed mechanism is controlled by the control unit C1 to perform thread cutting by spirally cutting over seven cutting times as an example.
  • the number of cuts is the number of cuts as to how many times the cuts are to be threaded.
  • the control unit C1 uses each feed mechanism to move the cutting tool 130 with respect to the work W as shown by the arrow shown in FIG. 3 to form a screw on the outer peripheral surface of the work W (cycles (1) to (4). )).
  • Cycle (1) The cutting edge of the cutting tool 130 is located at the initial point I.
  • the initial point I is a fast-forward positioning point where the work W and the cutting edge of the cutting tool 130 are separated from each other.
  • the cutting tool 130 moves from the initial point I toward the machining start point (shown by S1 in FIG.
  • the machining start point is the start point of thread cutting, and is set at a position separated from the end face of the work W by a predetermined time of the screw pitch (or lead) in the Z direction.
  • the vibration of the cutting tool 130 is stopped.
  • the cycle (2) cutting tool 130 starts vibration at the machining start point S1, and the work W moves toward the cutting tool 130 while rotating, so that the work W and the cutting edge of the cutting tool 130 come into contact with each other.
  • a thread groove (first time) is actually cut into the work W from the position where it is cut.
  • Cycle (3) When the cutting tool 130 moves to the machining end point of the thread groove, the cutting tool 130 stops vibration, for example, and moves toward the evacuation point set above the work W. After that, when the cycle (4) work W is fast-forwarded so as to move away from the cutting tool 130, the cutting tool 130 moves from this retreat point toward the initial point I, for example, with the vibration stopped.
  • the initial point I is reached, the first cutting process is completed and the second cutting process is started. After that, the above cycles (1) to (4) are repeated, and the machining start points are changed to S1 (S2), S3, S5, and S7 as shown in FIG. 4, and the cutting machining is performed a total of 7 times. Do.
  • the rotation phase of the work W to start the thread cutting process (thread cutting seen in the circumferential direction of the work W is started).
  • the angular position) is the same in all seven cutting processes.
  • the cutting tool 130 in the first cutting process, the cutting tool 130 is reciprocated so that the cutting process is started from the start position of the reciprocating vibration, and the cutting tool 130 is reciprocated when the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is restored.
  • the tip is made to reach the outer peripheral surface of the work W. Therefore, as shown in FIG. 4A, the machining start point S1 is set at a position h1 from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting when viewed in the radial direction of the work W.
  • the tip of the cutting tool 130 at the time of recovery in the second cutting is vibrated reciprocally so that the cutting is started from the start position of the recovery in the first cutting. It reaches the position of the locus of the cutting tool 130 in the cutting process of.
  • the machining start point S2 is set at a position at a distance h1 from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting. Therefore, as shown in FIG. 4B, the machining start point S2 is set in FIG. 4A. It is the same position as the machining start point S1 of.
  • the cutting tool is reciprocated so that the cutting process is started from the start position of the reciprocating vibration, and the tip of the cutting tool 130 is cut in the second cutting process when the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is restored. It reaches the position of the locus of the cutting tool 130. Therefore, as shown in FIG. 4C, the machining start point S3 is set at a position at a distance h2 (> h1) from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting.
  • the tip of the cutting tool 130 at the time of the recovery in the 4th cutting is vibrated reciprocally so that the cutting is started from the start position of the recovery in the 3rd cutting. It reaches the position of the locus of the cutting tool 130 in the cutting process of. Since the machining start point in this case is set at a position h2 from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting, it is the same position as the machining start point S3 in FIG. 4C.
  • the cutting tool is reciprocated so that the cutting process is started from the start position of the reciprocating vibration, and when the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is restored, the tip of the cutting tool 130 is cut in the fourth cutting process. It reaches the position of the locus of the cutting tool 130. Therefore, as shown in FIG. 4D, the machining start point S5 is set at a position at a distance h3 (> h2) from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting.
  • the tip of the cutting tool 130 at the time of recovery in the 6th cutting is vibrated reciprocally so that the cutting is started from the start position of the recovery in the 5th cutting. Reach the position of the locus of the cutting tool 130 in the cutting process of. Since the machining start point in this case is set at a position h3 from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting, it is the same position as the machining start point S5 in FIG. 4 (D).
  • the cutting tool 130 is not vibrated.
  • the machining start point S7 is set at a position h4 (> h3) from the outer peripheral surface of the work W before thread cutting.
  • the control unit C1 reciprocates the cutting tool 130 by determining the phase position of the cutting tool 130 in the vibration direction so that the cutting tool 130 has the phase of vibration at the machining start point for the next cutting.
  • the rotation phase of the work W and the vibration phase of the cutting tool 130 are synchronized at the initial point I or during the approach operation.
  • the cutting tool base 130A can be stopped. After that, when entering each cutting process, at the initial point I or during the approach operation, the rotation phase of the work W and the vibration phase of the cutting tool 130 (machining start points S2 and FIG. 4 in FIG. 4B).
  • the cutting tool base 130A can be stopped in synchronization with the machining start point S3 of C), the machining start point S5 of FIG. 4 (D), and the machining start point S7) of FIG. 4 (E).
  • the cutting tool 130 moves to the machining end point of the thread groove, the cutting tool 130 can be stopped at a phase position in the vibration direction required at the initial point I of the cutting tool 130. Further, when the cutting tool 130 is moved from the machining end point of the thread groove toward the evacuation point, it can be moved at the thread cutting feed rate or fast forward.
  • FIG. 5 is a developed schematic view showing the position of the cutting tool with respect to the work according to the first embodiment of the present invention.
  • the vibration of the cutting tool 130 is represented as a straight line in order to make the explanation easy to understand.
  • the control unit C1 functions as a control means for causing the locus of the cutting tool at the time of recovery in the continuous n + 1th (n is an integer of 1 or more) cutting to reach the position of the locus of the cutting tool in the nth cutting. To do. Further, the control unit C1 changes the vibration pattern such as the phase of each other's vibration at the time of cutting in the continuous nth and n + 1th cutting, and makes the nth cutting into the cutting portion at the time of n + 1 cutting. It also functions as a vibration setting means for setting a vibration pattern during each cutting process accompanied by reciprocating vibration so that a portion that has been cut by processing is partially included.
  • the frequency by the vibrating means is fixed, and the cutting tool 130 vibrates twice in the X-axis direction as an example for one rotation of the work.
  • the cutting tool 130 in the first cutting process, is reciprocally vibrated so that the cutting process is started from the start of the reciprocating vibration, and the tip of the cutting tool 130 is worked when the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is restored. It reaches the outer peripheral surface of W. Chips are divided at a portion where the tip of the cutting tool 130 reaches the outer peripheral surface of the work W.
  • control unit C1 changes the phase at the time of cutting of the second cutting with respect to the phase at the time of cutting of the first cutting, and also cuts at the time of recovery in the second cutting.
  • the locus of the tool 130 is controlled so as to reach the position of the locus of the cutting tool 130 in the first cutting.
  • the phase of the reciprocating vibration in the second cutting process (n + 1th time: n is an integer of 1 or more) is opposite to the phase of the reciprocating vibration in the first (nth) cutting process.
  • the relationship is set, and the reciprocating vibration is performed so that the cutting process is started from the start of the reciprocating vibration, and the locus of the cutting tool 130 at the time of the return in the second cutting process is set in the relationship. It reaches the position of the locus of the cutting tool 130 when switching from the moving time to the returning time. At the timing of reaching this, the chips are divided.
  • the cutting part at the time of reversion in the second cutting and the cutting part at the time of moving in the first cutting come into contact with each other.
  • the cutting tool 130 during the forward movement during the first cutting comes into contact with each other.
  • the cutting part includes the part to be cut at the time of recovery in the second cutting as a theoretical "point", and in this part, the cutting tool 130 does not cut the work W at all.
  • the chips generated from the work W during cutting work due to the air-cutting and air-swinging motions occurring at "points" are the above-mentioned air-swinging motions (the cutting part during the forward movement during the first cutting process and the second cutting process). It is sequentially divided by the point where it contacts the cut part at the time of recovery).
  • the third to sixth cutting processes are executed in the same relationship as the relationship between the first cutting process and the second cutting process.
  • the amplitude of the reciprocating vibration matches the cutting amount at the time of cutting, the cut portions at the time of two consecutive cutting are in contact with each other. Since the cutting amount of the cutting process is reduced in one thread cutting process, the amplitude of the reciprocating vibration is controlled so as to decrease as the number of cutting processes increases. As a result, the unevenness of the bottom surface of the screw of the work W gradually decreases as the number of cutting operations is repeated. In the final seventh cutting process, the flatness of the screw bottom surface of the work W can be improved by cutting the screw bottom surface of the work W without vibrating the cutting tool 130.
  • FIG. 6 shows a conceptual diagram of the locus of the cutting tool 130 in one thread groove in FIG. 5 observed from the Z-axis direction of the work W.
  • the cutting condition of FIG. 5 is that the frequency of the cutting tool 130 per one rotation of the spindle is two times. Therefore, when the work W is observed from the Z-axis direction, it has an elliptical shape and the circumference of the work W. Two missed swings are performed for the length (one rotation of the work). Then, as the cutting process is continued two or three times, the area remaining in the major axis direction, which has an elliptical shape in the previous cutting process, is cut in the next cutting process while reducing the amplitude. As the thread groove is formed, the flatness of the machined surface increases.
  • the user sets the rotation speed of the spindle 110, the frequency of the cutting tool 130 per rotation of the spindle, and the like in the control unit C1 via the numerical value setting unit C2 and the like. It is configured. Settings such as rotation speed and frequency to control unit C1 can be input to control unit C1 as parameters, and for example, rotation speed, frequency, amplitude, and number of cuts can be described in the machining program and set. , The frequency can be set as an argument in the program block (one line of the program).
  • the locus of the cutting tool 130 at the time of reversion in the n + 1th cutting process reaches the position of the locus of the cutting tool 130 at the time of switching from the forward movement to the relocation in the nth cutting process. Then, the cutting part at the time of return in the n + 1th cutting and the cutting part at the time of forward movement in the nth cutting are theoretically brought into contact with each other at a "point". , The locus of the cutting tool 130 at the time of return in the n + 1th cutting may exceed the position of the locus of the cutting tool 130 at the time of switching from the forward movement to the return in the nth cutting.
  • control unit C1 controls so that the cutting part at the time of recovery in the n + 1th cutting and the cutting part at the time of moving in the nth cutting overlap, including the state of contact. May be done. In short, it suffices that the cut portion at the time of the n + 1th cutting is partially included in the portion that has been cut by the nth cutting.
  • the amplitude can be set by, for example, the ratio to the actual cutting amount of the cutting tool to the work (amplitude cutting ratio).
  • the amplitude and the cutting amount are set to be the same, but the amplitude is larger than the cutting amount. It may be set. For example, by making the amplitude cutting ratio larger than 1, the amplitude is set to be larger than the cutting amount, and the locus of the cutting tool 130 at the time of recovery in the n + 1th cutting is restored from the time of forward movement in the nth cutting. It is possible to exceed the position of the locus of the cutting tool 130 when it is switched during movement.
  • the amplitude of the reciprocating vibration becomes smaller as the number of cuttings increases, and the cutting tool 130 at the time of recovery in the n + 1th cutting.
  • the amount of the locus exceeding the position of the locus of the cutting tool 130 when switching from the forward movement to the reverse movement in the nth cutting process is gradually reduced. Therefore, the amount of the locus of the cutting tool 130 at the time of the reverse movement in the n + 1th cutting machining exceeds the position of the locus of the cutting tool 130 at the time of switching from the forward movement to the reverse movement in the nth cutting machining in advance. , It can also be set as an amplitude guaranteed value.
  • the locus of the cutting tool 130 at the time of recovery is changed from the forward movement to the recovery in the nth cutting process by an amount smaller than the guaranteed amplitude value. If the position of the locus of 130 is not exceeded, the amplitude can be set to the value obtained by adding the amplitude guarantee value to the cutting amount.
  • the amplitude cut ratio and the guaranteed amplitude value can be input as parameters to the control unit C1 in the same manner as the rotation speed and frequency of the spindle 110, and can be set by being described in, for example, a machining program, or a program block ( It can be set as an argument in one line of the program).
  • the start of thread cutting is performed by vibrating the cutting tool 130 relative to the work W in a direction intersecting the machining feed direction to perform cutting in a spiral shape a plurality of times
  • the command of G ⁇ is given to the control unit C1 with the value following D (argument D).
  • the frequency N to be set is specified, the amplitude cut ratio is set for the control unit C1 with the value following Q (argument Q), and the value following U (argument U) is used for the control unit C1.
  • the guaranteed amplitude value can be set.
  • the frequency N can also be set as the rotation speed of the spindle 110 per vibration. For example, the number of rotations of the spindle 110 per vibration can be set for the control unit C1 with a value following E (argument E).
  • the number of times of cutting to vibrate can be set for the control unit C1 with a value following K (argument K).
  • K a value following K
  • the diameter of the work W can be set with respect to the control unit C1 by, for example, a value following X (argument X).
  • the machine tool 100 and the control device C of the machine tool 100 which are the first embodiment of the present invention thus obtained, set the vibration pattern at the time of each cutting process accompanied by the reciprocating vibration at the time of the n + 1th cutting process.
  • the control unit C1 as a vibration setting means for setting the cut portion of the work W to partially include the portion cut by the nth cut machining, when the work W is cut. It is possible to prevent the chips from being divided at the overlapping portion and the long connected chips from being wound around the work W and the cutting tool 130, and to prevent the work surface of the work W from being damaged.
  • the frequency of the reciprocating vibration is constant
  • the phase of the reciprocating vibration in the n + 1th cutting process is opposite to the phase of the reciprocating vibration in the nth cutting process
  • the control unit C1 performs the n + 1th cutting process.
  • the cutting tool 130 vibrates once for every eight rotations of the spindle
  • the cutting tool 130 vibrates once for every four rotations of the spindle. It vibrates at a rate
  • the cutting tool 130 vibrates at a rate of 1 for 2 rotations of the spindle
  • the cutting tool 130 vibrates for 1 rotation of the spindle. It vibrates at a rate of times, and the frequency of reciprocating vibration is controlled to increase as the number of cutting processes increases. As a result, the frequency gradually increases as the number of times increases, and the unevenness of the screw bottom surface of the work W due to the thread cutting process becomes finer.
  • the amplitude of the reciprocating vibration in the cutting process is set according to the cutting amount, and is controlled so as to decrease as the number of cutting processes increases.
  • the cutting tool 130 in any of the cutting processes, is reciprocally vibrated so that the cutting process is started from the start position of the reciprocating vibration, and the cutting tool 130 is restored when the reciprocating vibration of the cutting tool 130 is restored.
  • the tip is brought to the position of the locus of the cutting tool 130 in the previous cutting process. Therefore, the machining start point is set at a position closer to the center of the work W than the previous machining start point.
  • the frequency of the reciprocating vibration in the n + 1th cutting is set to the reciprocating vibration in the nth cutting.
  • the control unit C1 traces the trajectory of the cutting tool 130 at the time of recovery at a rate of 1 degree for each of the multiple vibrations in the n + 1th cutting, from the forward movement to the recovery in the nth cutting.

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Abstract

イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間、ワーク保持手段と刃物台とのワークの径方向への相対的な往復振動を停止させた場合に、ワークの加工時間の短縮化を図る工作機械及びこの工作機械の制御装置を提供する。 ワークＷと切削工具１３０とを相対回転させながら加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことでワークにねじ部分を形成するねじ切り加工を行う際に、ワークに対して、切削工具を、ワークと切削工具とが離反した所定のイニシャル点Ｉから加工送り方向に向かって接近させ、ワークと切削工具との当接によってねじ切り加工が開始される工作機械である。イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間、制御手段（制御部Ｃ１で例示）が、切削工具の振動を停止させるとともに、ねじ切り加工の複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、ワークと切削工具との当接の際に、ねじ切り加工を開始するワークの回転位相に対してそれぞれ所定の往復振動の位相（加工開始点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７で例示）となるように刃物台の振動方向の位相位置を定めて往復振動を停止制御する。

Description

工作機械及びこの工作機械の制御装置
　本発明は、ワークのねじ切り加工を行う工作機械及びこの工作機械の制御装置に関する。
　従来、工作機械として、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを前記ワークの径方向に相対的に往復振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段とを備え、前記ワークと前記切削工具とを相対回転させながら前記加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことで前記ワークにねじ部分を形成するねじ切り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）。
　特許文献２には、ワークと当接するまで切削工具の振動を止めておく旋削装置が開示されている。
国際公開第２０１６／０５６５２６号 特開平１０－４３９０６号公報
　前記ワークと前記切削工具とを、相対回転させながら、ワーク保持手段と刃物台とをワークの径方向に相対的に往復振動させるとともに、加工送り方向に沿って相対的に送り移動させてねじ切り加工を行う場合、ワークに対して、切削工具を、ワークと切削工具とが離反した所定のイニシャル点から加工送り方向に向かって接近させ、ワークと切削工具との当接によってねじ切り加工を開始すると、イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間は、工具とワークとの接触がないため、無用な振動を発生させないように、往復振動を停止させることが考えられる。
　しかし、往復振動の停止によって、ねじ切り加工の前記複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、ワークの回転位相と切削工具の振動の位相とを所定の関係に定める必要があり、ワークの加工に要する時間が長くなる場合があった。
　本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間、ワーク保持手段と刃物台とのワークの径方向への相対的な往復振動を停止させた場合に、ワークの加工時間の短縮化を図る工作機械及びこの工作機械の制御装置を提供することを目的とする。
　本発明は、第１に、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを前記ワークの径方向に相対的に往復振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段と、前記送り手段、前記振動手段、及び前記回転手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記ワークと前記切削工具とを相対回転させながら前記加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことで前記ワークにねじ部分を形成するねじ切り加工を行う際に、前記ワークに対して、前記切削工具を、前記ワークと前記切削工具とが離反した所定のイニシャル点から前記加工送り方向に向かって接近させ、前記ワークと前記切削工具との当接によって前記ねじ切り加工が開始される工作機械であって、前記イニシャル点から前記ワークと前記切削工具とが当接するまでの期間、前記制御手段が、前記往復振動が停止するように前記振動手段を制御するとともに、前記ねじ切り加工の前記複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、前記ワークと前記切削工具との当接の際に、前記ねじ切り加工を開始する前記相対回転の回転位相に対してそれぞれ所定の往復振動の位相となるように前記刃物台の前記振動方向の位相位置を定めて前記往復振動を停止制御することを特徴とする。
　第２に、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを前記ワークの径方向に相対的に往復振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段と、前記送り手段、前記振動手段、及び前記回転手段の作動を制御する制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワークと前記切削工具とを相対回転させながら前記加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことで前記ワークにねじ部分を形成するねじ切り加工を行う際に、前記ワークに対して、前記切削工具を、前記ワークと前記切削工具とが離反した所定のイニシャル点から前記加工送り方向に向かって接近させ、前記ワークと前記切削工具との当接によって前記ねじ切り加工が開始される工作機械の制御装置であって、前記イニシャル点から前記ワークと前記切削工具とが当接するまでの期間、前記往復振動を停止させるとともに、前記ねじ切り加工の前記複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、前記ワークと前記切削工具との当接の際に、前記ねじ切り加工を開始する前記相対回転の回転位相に対してそれぞれ所定の往復振動の位相となるように前記刃物台の前記振動方向の位相位置を定めて前記往復振動を停止制御することを特徴とする。
　本発明は以下の効果を得ることができる。
　イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間において、ワークの回転位相と切削工具の振動の位相とが、ワークと切削工具とが当接する際に必要となる所定の関係に定められて往復振動が停止するため、イニシャル点からワークと切削工具とが当接するまでの期間の無用な振動を避けることができるとともに、切削工具とワークとの当接で振動を伴った切削を開始することができ、ワーク保持手段と刃物台とのワークの径方向への相対的な往復振動を停止させた場合に、ワークの加工時間の短縮化を図ることができる。
本発明の第１実施例の工作機械の概略を示す図。 第１実施例の切削工具とワークとの関係を示す概略図。 第１実施例のねじ切り加工のサイクルを説明する図。 第１実施例のねじ切り加工の振動の位相（加工開始点）を説明する図。 本発明の第１実施例のワークに対する切削工具の位置を示す展開模式図。 Ｚ軸方向から視たワークにおける切削工具の一つのねじ溝における軌跡を示す概念図。 本発明の第２実施例のワークに対する切削工具の位置を示す展開模式図。
（第１実施例）
　図１は、本発明の第１実施例の制御装置Ｃを備えた工作機械１００の概略を示す図である。
　工作機械１００は、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。
　チャック１２０を介して主軸１１０にワークＷが保持され、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ている。
　主軸１１０は、図示しない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、工作機械１００のベッド側に、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向となるＺ軸方向に移動自在に搭載されている。
　主軸１１０は、主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向送り機構１６０によって、前記Ｚ軸方向に移動する。
　Ｚ軸方向送り機構１６０は、主軸１１０をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構を構成している。
　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、ベース１６１に設けられたＺ軸方向に延びる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、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。
　Ｚ軸方向送りテーブル１６３に主軸台１１０Ａが搭載され、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。
　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。
　切削工具台１３０Ａには、ワークＷを旋削加工するバイト等の切削工具１３０が装着されている。
　切削工具台１３０Ａは、切削工具１３０を保持する刃物台を構成している。
　切削工具台１３０Ａは、工作機械１００のベッド側に、Ｘ軸方向送り機構１５０及び図示しないＹ軸方向送り機構によって、前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向と、前記Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向とに移動自在に設けられている。
　Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構とによって、切削工具台１３０Ａを主軸１１０に対して前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる刃物台移動機構が構成されている。
　Ｘ軸方向送り機構１５０は、Ｘ軸方向送り機構１５０の固定側と一体的なベース１５１と、ベース１５１に設けられた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に、Ｘ軸方向ガイド１５４を介してＸ軸方向送りテーブル１５３が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側にリニアサーボモータ１５５の可動子１５５ａが設けられ、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。
　リニアサーボモータ１５５の駆動によってＸ軸方向送りテーブル１５３が、Ｘ軸方向に移動駆動される。
　なお、Ｙ軸方向送り機構は、Ｘ軸方向送り機構１５０をＹ軸方向に配置したものであり、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の構造であるため、図示及び構造についての詳細な説明は割愛する。
　図１においては、図示しないＹ軸方向送り機構を介してＸ軸方向送り機構１５０を前記ベッド側に搭載し、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に切削工具台１３０Ａが搭載されている。
　切削工具台１３０Ａは、Ｘ軸方向送りテーブル１５３の移動駆動によってＸ軸方向に移動し、Ｙ軸方向送り機構が、Ｙ軸方向に対して、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の動作をすることによって、Ｙ軸方向に移動する。
　なお、図示しないＹ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介して前記ベッド側に搭載し、Ｙ軸方向送り機構側に切削工具台１３０Ａを搭載してもよく、Ｙ軸方向送り機構とＸ軸方向送り機構１５０とによって切削工具台１３０ＡをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構造は従来公知であるため、詳細な説明及び図示は割愛する。
　前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構）と前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）とが協動し、Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構によるＸ軸方向とＹ軸方向への切削工具台１３０Ａ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、切削工具台１３０Ａに装着されている切削工具１３０は、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に送られる。
　前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）と前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構）とから構成される送り手段により、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送るとともに、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振動手段により、切削工具１３０を、ワークＷに対して前記加工送り方向と交差するワークＷの径方向に相対的に往復振動させて複数回に亘って螺旋状に切り込み加工を行うことでねじ切り加工することによって、図２に示すように、切削工具１３０により、ワークＷにねじ部分が切削加工される。
　なお、本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａ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のベッド側に移動しないように固定し、刃物台移動機構を、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
　この場合、前記送り手段及び振動手段が、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ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に対して加工送り動作させるとともに往復振動させることができる。
　また、切削工具台１３０Ａを工作機械１００のベッド側に移動しないように固定し、主軸移動機構を、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
　この場合、前記送り手段及び振動手段が、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ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に対して加工送り動作させるとともに往復振動させることができる。
　なお、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。
　本実施例では、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。
　主軸１１０の回転、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構は、制御装置Ｃが有する制御部Ｃ１によって駆動制御される。
　制御部Ｃ１は、各送り機構を振動手段として、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するように予め設定されている。
　各送り機構は、制御部Ｃ１により、図３から図６に示すように、一例として切り込み回数７回に亘って螺旋状に切り込み加工を行うことでねじ切り加工するように制御される。
　ここで、切り込み回数は、何回の切り込み加工を行うことでねじ切り加工とするかについての切り込み加工の回数である。
　制御部Ｃ１は、各送り機構を用いて、切削工具１３０をワークＷに対して図３に示す矢印のように動かしてワークＷの外周面におねじを形成させる（サイクル（１）～（４））。サイクル（１）切削工具１３０の刃先がイニシャル点Ｉに位置する。イニシャル点ＩはワークＷと切削工具１３０の刃先とが離反した早送りの位置決め点である。切削工具１３０は、イニシャル点Ｉから加工開始点（図４（Ａ）にＳ１で示す）に向けてねじ切り加工の送りで移動する（アプローチ動作ともいう）。加工開始点は、ねじ切りの開始点であり、ワークＷの端面からＺ方向でねじのピッチ（またはリード）の所定倍だけ離れた位置に設定される。このアプローチ動作では、切削工具１３０の振動は停止している。なお、切削工具１３０がワークＷの端面の斜め上方からワークＷに向かうアプローチ動作を説明したが、切削工具１３０は、垂直下方に移動してからワークＷの端面に向けて水平移動してもよい。
　次に、サイクル（２）切削工具１３０は、加工開始点Ｓ１で振動を開始するとともに、ワークＷは回転しながら切削工具１３０に向けて移動し、ワークＷと切削工具１３０の刃先とが当接した位置から実際にワークＷにねじ溝（１回目）が切削加工される。サイクル（３）切削工具１３０がねじ溝の加工終了点まで移動した場合、切削工具１３０は、例えば振動を停止して、ワークＷの上方に設定された退避点に向けて移動する。その後、サイクル（４）ワークＷが切削工具１３０から離れるように早送りで移動すると、切削工具１３０は、例えば振動を停止した状態で、この退避点からイニシャル点Ｉに向けて移動する。このイニシャル点Ｉに到達すると、１回目の切り込み加工が終わり、２回目の切り込み加工に入る。以降、上記サイクル（１）～（４）を繰り返し、加工開始点を図４に示すようにＳ１（Ｓ２）、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７とねじ切りの開始位置を変更しながら計７回の切り込み加工を行う。
　本実施例は、螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うので、ねじ切り加工を開始するワークＷの回転位相（ワークＷの周方向で見たねじ切りを開始する角度位置）は、計７回の切り込み加工においていずれも同じとなる。
　また、本実施例では、１回目の切り込み加工においては、往復振動の復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、切削工具１３０の往復振動の復動時に切削工具１３０の先端をワークＷの外周面まで到達させる。このため、図４（Ａ）に示すように、加工開始点Ｓ１は、ワークＷの径方向で見て、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ１の位置に設定される。
　２回目の切り込み加工では、１回目の切り込み加工における復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、２回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の先端を、１回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。この場合の加工開始点Ｓ２は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ１の位置に設定されるので、図４（Ｂ）に示すように、加工開始点Ｓ２は、図４（Ａ）の加工開始点Ｓ１と同じ位置である。
　３回目の切り込み加工では、往復振動の復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、切削工具１３０の往復振動の復動時に切削工具１３０の先端を２回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。このため、図４（Ｃ）に示すように、加工開始点Ｓ３は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ２（＞ｈ１）の位置に設定される。
　４回目の切り込み加工では、３回目の切り込み加工における復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、４回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の先端を、３回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。この場合の加工開始点は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ２の位置に設定されるので、図４（Ｃ）の加工開始点Ｓ３と同じ位置である。
　５回目の切り込み加工では、往復振動の復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、切削工具１３０の往復振動の復動時に切削工具１３０の先端を４回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。このため、図４（Ｄ）に示すように、加工開始点Ｓ５は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ３（＞ｈ２）の位置に設定される。
　６回目の切り込み加工では、５回目の切り込み加工における復動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、６回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の先端を、５回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。この場合の加工開始点は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ３の位置に設定されるので、図４（Ｄ）の加工開始点Ｓ５と同じ位置である。
　最後の７回目の切り込み加工では、切削工具１３０を振動させない。図４（Ｅ）に示すように、加工開始点Ｓ７は、ねじ切り加工前のワークＷの外周面から距離ｈ４（＞ｈ３）の位置に設定される。
　制御部Ｃ１は、アプローチ動作において、切削工具１３０が、次回の切り込み加工に対する加工開始点での振動の位相となるように、切削工具１３０の振動方向の位相位置を定めて、切削工具１３０を往復振動の停止状態に設定する。例えば、１回目の切り込み加工では、イニシャル点Ｉにおいて、あるいは、アプローチ動作中に、ワークＷの回転位相と切削工具１３０の振動の位相（図４（Ａ）の加工開始点Ｓ１）とが同期するように設定して切削工具台１３０Ａを停止させることができる。以降、各切り込み加工に入る際に、イニシャル点Ｉにおいて、あるいは、アプローチ動作中に、ワークＷの回転位相と切削工具１３０の振動の位相（図４（Ｂ）の加工開始点Ｓ２、図４（Ｃ）の加工開始点Ｓ３、図４（Ｄ）の加工開始点Ｓ５、図４（Ｅ）の加工開始点Ｓ７）とを同期させて切削工具台１３０Ａを停止させることができる。なお、切削工具１３０がねじ溝の加工終了点まで移動したときに、切削工具１３０のイニシャル点Ｉにおいて必要となる振動方向の位相位置に切削工具１３０を停止させることもできる。また切削工具１３０を、ねじ溝の加工終了点から退避点に向けて移動させる場合、ねじ切りの送り速度、または早送りで移動させることができる。
　このように、イニシャル点ＩからワークＷと切削工具１３０とが当接するまでの期間において、ワークＷの回転位相と切削工具１３０の振動の位相とが、ワークＷと切削工具１３０とが当接する際に必要となる所定の関係に定められて往復振動が停止する。このため、イニシャル点ＩからワークＷと切削工具１３０とが当接するまでの期間の無用な振動を避けることができる。しかも、切削工具１３０とワークＷとが当接した時点で、振動を伴った切削を開始することができる。よって、主軸１１０と切削工具台１３０ＡとによるワークＷの径方向への相対的な往復振動を停止させた場合であっても、ワークＷの加工時間の短縮化を図ることができる。
　図５は、本発明の第１実施例のワークに対する切削工具の位置を示す展開模式図である。
　なお、図５では、説明をわかり易くするため、切削工具１３０の振動を直線状にして表現している。
　制御部Ｃ１は、連続するｎ＋１回目（ｎは１以上の整数）の切り込み加工における復動時の切削工具の軌跡を、ｎ回目の切り込み加工における切削工具の軌跡の位置まで到達させる制御手段として機能する。
　また、制御部Ｃ１は、連続するｎ回目及びｎ＋１回目の切り込み加工における切り込み時の互いの振動の位相などの振動パターンを変えて、ｎ＋１回目の切り込み加工時の切削加工部分に、ｎ回目の切り込み加工による切削済みの部分が部分的に含まれるように、往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを設定する振動設定手段としても機能する。
　１回目～６回目の切り込み加工においては、振動手段による振動数は固定であり、ワーク１回転に対して、切削工具１３０が一例としてＸ軸方向に２回の割合で振動する。
　本実施例では、１回目の切り込み加工においては、往復振動の復動の開始から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、切削工具１３０の往復振動の復動時に切削工具１３０の先端をワークＷの外周面まで到達させる。
　切削工具１３０の先端がワークＷの外周面まで到達する部分で、切屑が分断される。
　２回目の切り込み加工では、制御部Ｃ１は、１回目の切り込み加工の切り込み時の位相に対して２回目の切り込み加工の切り込み時の位相を変えるとともに、２回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡を、１回目の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させるように制御する。
　本実施例では、具体的には、２回目（ｎ＋１回目：ｎは１以上の整数）の切り込み加工における往復振動の位相を、１回目（ｎ回目）の切り込み加工における往復振動の位相と逆の関係に設定し、往復振動の往動の開始から切り込み加工が開始されるように往復振動させるとともに、２回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡を、１回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。
　この到達させたタイミングで、切屑が分断される。
　言い換えると、制御部Ｃ１の制御によって、２回目の切り込み加工における復動時の切削加工部分と、１回目の切り込み加工における往動時の切削加工部分とが接する。
　１回目の切り込み加工時の往動時の切削加工部分と、２回目の切り込み加工時の復動時の切削加工部分とが接することによって、１回目の切り込み加工における切削工具１３０の往動時の切削加工部分に、２回目の切り込み加工における復動時の切削加工部分が理論上「点」として部分的に含まれ、この部分では、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「点」で生じることにより、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（１回目の切り込み加工時の往動時の切削加工部分と、２回目の切り込み加工時の復動時の切削加工部分とが接する点）によって順次分断される。
　１回目の切り込み加工と２回目の切り込み加工との関係と同様の関係で、３回目～６回目の切り込み加工が実行される。
　なお、往復振動の振幅は、切り込み加工時の切り込み量と一致することで、連続する２回の切り込み加工時の切削加工部分が互いに接する。
　１回のねじ切り加工において、切り込み加工の切り込み量は減少するため、往復振動の振幅は、切り込み加工の回数を重ねる毎に小さくなるように制御される。
　これにより、切り込み加工の回数を重ねる毎にワークＷのねじ底面の凹凸が徐々に小さくなる。
　最後の７回目の切り込み加工では、切削工具１３０を振動させずにワークＷのねじ底面を切削することによって、ワークＷのねじ底面の平坦性を向上させることができる。
　この図５における１つのねじ溝における切削工具１３０の軌跡をワークＷのＺ軸方向から観察した概念図を図６に示している。
　図６に示すように、図５の切り込みの条件は主軸１回転当たりの切削工具１３０の振動数が２回であるため、ワークＷをＺ軸方向から観察すると楕円の形状となり、ワークＷの周長（ワーク１回転）に対して２回の空振り動作が入る。
　そして、２回、３回と切り込み加工を継続して行うに従って、前回の切り込み加工で楕円形状になっている長径方向に残った領域を次回の切り込み加工で振幅を小さくしながら切り込み加工を進めていくことで、ねじ溝の形成が進むとともに、加工面の平坦性が増していく。
　なお、本実施例の工作機械１００では、ユーザによって、主軸１１０の回転数、主軸１回転当たりの切削工具１３０の振動数などを、数値設定部Ｃ２等を介して制御部Ｃ１に設定するように構成されている。
　回転数、振動数などの制御部Ｃ１への設定は、制御部Ｃ１にパラメータとして入力することができる他、例えば回転数、振動数や振幅や切り込み回数などを加工プログラムに記載して設定したり、プログラムブロック（プログラムの１行）において振動数を引数として設定したりすることができる。
　また、本実施例では、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置まで到達して、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削加工部分と、ｎ回目の切り込み加工における往動時の切削加工部分とが理論上「点」で接するようにしたが、前記到達すればよく、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置を越えてもよい。
　言い換えると、制御部Ｃ１は、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削加工部分と、ｎ回目の切り込み加工における往動時の切削加工部分とが、前記接する状態を含み重複するように、制御を行ってもよい。
　要するに、ｎ＋１回目の切り込み加工時の切削加工部分に、ｎ回目の切り込み加工による切削済みの部分が部分的に含まれていればよい。
　振幅は、例えばワークに対する実際の切削工具の切り込み量に対する比率（振幅切込み比率）によって設定することができ、本実施例では、振幅と切り込み量とを同じに設定したが、振幅を切り込み量より大きく設定してもよい。
　例えば、振幅切込み比率を１より大きくすることによって、振幅を切り込み量より大きく設定し、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡を、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置を越えさせることができる。
　ただし、１回のねじ切り加工において、切り込み加工毎に切り込み量は減少するため、往復振動の振幅は、切り込み加工の回数を重ねる毎に小さくなり、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置を越える量が順次小さくなる。
　このため、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置を越える量を、予め、振幅保証値として設定することもできる。
　このため、振幅切込み比率によって設定した振幅では、前記振幅保証値より小さな量しか復動時の切削工具１３０の軌跡が、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置を越えない場合は、振幅を切り込み量に振幅保証値を加えた値とすることができる。
　振幅切込み比率や、振幅保証値は、前記主軸１１０の回転数、振動数などと同様に制御部Ｃ１にパラメータとして入力することができる他、例えば加工プログラムに記載して設定したり、プログラムブロック（プログラムの１行）において引数として設定したりすることができる。
　例えば、上記のように、切削工具１３０を、ワークＷに対して前記加工送り方向と交差する方向に相対的に往復振動させて複数回に亘って螺旋状に切り込み加工を行うねじ切り加工の開始（振動開始）を、加工プログラムにおいてＧ△△△　Ｐ３の命令で指令するように制御部Ｃ１を構成する場合、Ｇ△△△の命令に、Ｄに続く値（引数Ｄ）で制御部Ｃ１に対して設定される振動数Ｎを指定させ、Ｑに続く値（引数Ｑ）で制御部Ｃ１に対して、振幅切込み比率を設定し、Ｕに続く値（引数Ｕ）で制御部Ｃ１に対して、振幅保証値を設定することができる。
　なお振動数Ｎは、１振動当たりの主軸１１０の回転数として設定することもできる。
　例えばＥに続く値（引数Ｅ）で制御部Ｃ１に対して、１振動当たりの主軸１１０の回転数を設定することができる。
　振幅切込み比率「１．２」を設定する場合はＧ△△△に続けて「Ｑ１．２」と、振幅保証値「０．０２ｍｍ」を設定する場合はＧ△△△に続けて「Ｕ０．０２」と、振動数を「１」と設定する場合はＧ△△△に続けて「Ｄ１」と各々加工プログラムに記載することによって、制御部Ｃ１に対して振動数Ｎと振幅切込み比率、振幅保証値を設定することができる。
　また、１回のねじ切り加工において何回目の切り込み加工まで振動させるかの設定や、何回目の切り込み加工から振動を開始させるか等の設定を、上述した主軸１１０の回転数、振動数、振幅切込み比率や、振幅保証値などと同様、入力、設定等を行うことができる。
　例えば、何回目の切り込み加工まで振動させるかの設定を、Ｋに続く値（引数Ｋ）で制御部Ｃ１に対して行うことができる。
　なお引数Ｋを設定する場合は、ワークＷの径を制御部Ｃ１に対して設定することが望ましい。
　ワークＷの径は、例えばＸに続く値（引数Ｘ）で制御部Ｃ１に対して設定することができる。
　このようにして得られた本発明の第１実施例である工作機械１００及びこの工作機械１００の制御装置Ｃは、往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、ｎ＋１回目の切り込み加工時の切削加工部分に、ｎ回目の切り込み加工による切削済みの部分が部分的に含まれるように設定する振動設定手段としての制御部Ｃ１を備えたことにより、ワークＷに対して切り込み加工した際に、前記重複部分で切屑が分断され、長く繋がった切屑がワークＷや切削工具１３０に巻き付くことを回避するとともにワークＷの加工面を傷つけることを回避することができる。
　さらに、往復振動の周波数が一定であり、ｎ＋１回目の切り込み加工における往復振動の位相が、ｎ回目の切り込み加工における往復振動の位相と逆の関係であり、制御部Ｃ１が、ｎ＋１回目の切り込み加工における復動時の切削工具１３０の軌跡を、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させることにより、効率よく切屑を分断しながらねじ切り加工を実行することができる。
（第２実施例）
　第２実施例について、以下に第１実施例と異なる構成を説明することとし、共通する内容の説明は割愛する。
　図７に示すように、第２実施例では、１回目～６回目の切り込み加工において、振動手段による往復振動の周波数を変更している。
　一例として、１回目の切り込み加工において、主軸８回転に対して、切削工具１３０が１回の割合で振動し、２回目の切り込み加工において、主軸４回転に対して、切削工具１３０が１回の割合で振動し、３回目の切り込み加工において、主軸２回転に対して、切削工具１３０が１回の割合で振動し、４回目の切り込み加工において、主軸１回転に対して、切削工具１３０が１回の割合で振動し、切り込み加工の回数を重ねる毎に往復振動の周波数が高くなるように制御される。
　これにより、回数を追う毎に徐々に周波数が高まってねじ切り加工によるワークＷのねじ底面の凹凸が細かくなる。
　なお、切り込み加工における往復振動の振幅は、第１実施例と同様に、切り込み量に応じて設定され、切り込み加工の回数を重ねる毎に小さくなるように制御される。
　ただし、切り込み量に対する振幅の比率や、切り込み量に対する振幅の増加量を設定し、前記比率や増加量に応じた値をとるようにすることもできる。
　なお、第２実施例の場合、いずれの切り込み加工でも、往復振動の往動の開始位置から切り込み加工が開始されるように往復振動させ、切削工具１３０の往復振動の復動時に切削工具１３０の先端を前回の切り込み加工における切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させる。このため、加工開始点は、前回の加工開始点よりもワークＷの中心に近い位置に設定される。
　このようにして得られた本発明の第２実施例である工作機械１００及びこの工作機械１００の制御装置Ｃは、ｎ＋１回目の切り込み加工における往復振動の周波数が、ｎ回目の切り込み加工における往復振動の周波数より高く、制御部Ｃ１が、ｎ＋１回目の切り込み加工における複数回の振動に１度の割合で復動時の切削工具１３０の軌跡を、ｎ回目の切り込み加工における往動時から復動時に切り替わったときの切削工具１３０の軌跡の位置まで到達させることにより、効率よく切屑を分断しながらねじ切り加工を実行することができ、回数を追う毎に徐々にねじ底面を整えることも可能となる。
１００　・・・　工作機械
１１０　・・・　主軸
１１０Ａ・・・　主軸台
１２０　・・・　チャック
１３０　・・・　切削工具
１３０Ａ・・・　切削工具台
１５０　・・・　Ｘ軸方向送り機構
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
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
Ｃ　　　・・・　制御装置
Ｃ１　　・・・　制御部
Ｃ２　　・・・　数値設定部
ｈ　　　・・・　ねじ切り加工前のワークの外周面からの距離
Ｉ　　　・・・　イニシャル点
Ｓ　　　・・・　加工開始点
Ｗ　　　・・・　ワーク

Claims (2)

  1. 　ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを前記ワークの径方向に相対的に往復振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段と、前記送り手段、前記振動手段、及び前記回転手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記ワークと前記切削工具とを相対回転させながら前記加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことで前記ワークにねじ部分を形成するねじ切り加工を行う際に、前記ワークに対して、前記切削工具を、前記ワークと前記切削工具とが離反した所定のイニシャル点から前記加工送り方向に向かって接近させ、前記ワークと前記切削工具との当接によって前記ねじ切り加工が開始される工作機械であって、
    　前記イニシャル点から前記ワークと前記切削工具とが当接するまでの期間、前記制御手段が、前記往復振動が停止するように前記振動手段を制御するとともに、前記ねじ切り加工の前記複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、前記ワークと前記切削工具との当接の際に、前記ねじ切り加工を開始する前記相対回転の回転位相に対してそれぞれ所定の往復振動の位相となるように前記刃物台の前記振動方向の位相位置を定めて前記往復振動を停止制御する工作機械。
  2. 　ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを前記ワークの径方向に相対的に往復振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段と、前記送り手段、前記振動手段、及び前記回転手段の作動を制御する制御手段とを備えた工作機械に設けられ、前記ワークと前記切削工具とを相対回転させながら前記加工送り方向に沿って相対的に送り移動させ、所定の螺旋状をなす同一の切削経路に沿って複数回に亘って切り込み加工を行うことで前記ワークにねじ部分を形成するねじ切り加工を行う際に、前記ワークに対して、前記切削工具を、前記ワークと前記切削工具とが離反した所定のイニシャル点から前記加工送り方向に向かって接近させ、前記ワークと前記切削工具との当接によって前記ねじ切り加工が開始される工作機械の制御装置であって、
    　前記イニシャル点から前記ワークと前記切削工具とが当接するまでの期間、前記往復振動を停止させるとともに、前記ねじ切り加工の前記複数回の切り込み加工で連続する切り込み加工において、前記ワークと前記切削工具との当接の際に、前記ねじ切り加工を開始する前記相対回転の回転位相に対してそれぞれ所定の往復振動の位相となるように前記刃物台の前記振動方向の位相位置を定めて前記往復振動を停止制御する工作機械の制御装置。
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