WO2021153483A1 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

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WO2021153483A1
WO2021153483A1 PCT/JP2021/002379 JP2021002379W WO2021153483A1 WO 2021153483 A1 WO2021153483 A1 WO 2021153483A1 JP 2021002379 W JP2021002379 W JP 2021002379W WO 2021153483 A1 WO2021153483 A1 WO 2021153483A1
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command
tool
phase
control device
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勇作 於保
直人 園田
健太 山本
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Fanuc Corp
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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
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/23—Cutting by use of rotating axially moving tool including means to cause Tool to progressively vibrate toward work

Definitions

  • This disclosure relates to a machine tool control device.
  • a cutting tool hereinafter referred to as a tool.
  • a tool drilling using a drill
  • steps feed or pecking return operation
  • Patent Documents 1 to 3 a technique for cutting a workpiece while vibrating the tool in the feed direction at a low frequency is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3). According to these techniques, it is possible to execute the cutting process while dividing the chips generated by the cutting process, and it is said that the processing accuracy, workability and tool life can be improved.
  • Patent Document 1 describes that the feed rate of the position command is changed, the reduction of the shock at the time of cutting is not considered.
  • Patent Document 2 although it is described that the speed is changed by the reciprocation of the swing, the reduction of the shock at the time of cutting is considered only by switching the reciprocation at a predetermined spindle angle. It has not been.
  • Patent Document 3 describes that the feed rate is increased or decreased within a range in which the tool does not retract, and it is said that this has the effect of reducing the shock at the time of cutting.
  • the tool since the tool is not retracted, it is difficult to discharge chips, and there is a possibility that machining defects may occur due to entanglement of chips in the tool.
  • One aspect of the present disclosure is to control a spindle that relatively rotates a cutting tool and a work, and control a feed shaft that moves the cutting tool and the work while relatively swinging in the feed direction.
  • This is a control device for a machine tool that executes cutting, and generates a swing command that swings the cutting tool and the work relatively in the feed direction based on predetermined swing conditions.
  • the feed is based on a position command or a superposition command generated by superimposing a swing command generated by the swing command generation unit on a position command or a position deviation which is a difference between the position command and the position feedback.
  • a control unit for controlling an electric motor for driving a shaft is provided, and the swing command generation unit is provided with a swing command based on a swing phase or time calculated based on the predetermined swing condition.
  • a machine tool control device that changes at least one of the phase advancement method and the amplitude of the swing command.
  • a machine tool control device capable of reliably dividing and discharging chips and suppressing damage to the tool by reducing the shock when the tool cuts into the work.
  • FIG. 1 is a diagram showing drilling according to an embodiment of the present disclosure.
  • a drill is used as the tool T to drill a hole in the work W.
  • the tool T and the work W are relatively rotated, and the tool T and the work W are relatively swung in the feed direction to make a hole. , Chips can be separated.
  • the work W is fixed and the tool T is moved by the feed shaft while being rotated by the spindle will be described.
  • FIG. 2 is a diagram showing the movement of a tool in conventional drilling.
  • the tool T moves in a direction temporarily separated from the bottom surface of the hole being machined (hereinafter referred to as the bottom surface of the work) by the return motion in the feed direction. ..
  • the chips are divided.
  • the tool T comes into contact with the bottom surface of the work by the cutting operation of moving in the direction approaching the work W again, and the cutting is restarted.
  • a shock is generated by the contact between the tool T and the bottom surface of the work.
  • the reduction of this shock has not been considered, and as shown in FIG. 2, the speed (tilt) of the tool is constant, so that a large shock is generated.
  • FIG. 3 is a diagram showing the movement of the tool T in the drilling according to the present embodiment.
  • a superimposition command generated by adding a sinusoidal swing command to the position command (hereinafter referred to as superimposition) as described in detail later.
  • the tool T operates according to the procedure. Specifically, since the tool T swings in the feed direction, the tool T moves in a direction temporarily separated from the bottom surface of the work by a backward operation (hereinafter, also referred to as a return motion) in the feed direction. At this time, the chips are divided.
  • the forward movement in the feed direction causes the work to come into contact with the bottom surface again to restart the cutting.
  • the sinusoidal swing phase and / or swing amplitude is changed between the forward motion and the reverse motion, so that the tool is as shown in FIG.
  • the speed (tilt) of can be changed. Therefore, the speed of the tool at the time of cutting can be slowed down, and the shock at the time of cutting can be reduced.
  • the machine tool control device 100 controls a spindle motor (not shown) that rotates the tool T and the work W relatively, and causes the tool T and the work W to be relatively fed in the feed direction. Drilling is performed by controlling the motor 30 of the feed shaft that moves while swinging.
  • the machine tool control device 100 according to the present embodiment is realized by, for example, causing a computer having a CPU, a memory, or the like to read a program for executing drilling according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the machine tool control device 100 according to the present embodiment.
  • the machine tool control device 100 includes a position command creation unit 21, a storage unit 22, a servo control device 10, adders 11 and 13, and an accumulator 12.
  • a learning control unit 14, a position / speed control unit 15, a swing command generation unit 16, and a load acquisition unit 17 are provided.
  • the position command creation unit 21 creates a position command. Specifically, the position command creating unit 21 creates a position command for the motor 30 of the feed shaft by analyzing the machining program stored in the storage unit 22 described later.
  • the adder 11 calculates the position deviation. Specifically, the adder 11 provides position feedback based on position detection by an encoder (not shown) provided in the motor 30 of the feed shaft, and the position command creation unit 21. Calculate the position deviation, which is the difference between the position command of the feed axis created in.
  • the integrator 12 calculates the integrated value of the position deviation. Specifically, the integrator 12 calculates the integrated value of the position deviation by integrating the position deviation calculated by the adder 11.
  • the adder 13 calculates a superposition command. Specifically, the adder 13 adds (superimposes) a swing command generated by the swing command generation unit 16, which will be described later, to the integrated value of the position deviation calculated by the totalizer 12. , Generate a superposition command. The method of generating the superimposition command will be described in detail later.
  • the learning control unit 14 calculates the correction amount of the superimposition command based on the above position deviation, and corrects the superimposition command by adding the calculated correction amount to the superimposition command. More specifically, the learning control unit 14 repeatedly calculates the periodic correction amount based on the periodic superimposition command. Specifically, the learning control unit 14 stores the deviation between the ideal position and the actual position of the motor 30 which has a memory and can define a certain period in the memory, and reads out the deviation stored in the memory for each cycle. Calculates the correction amount for bringing the deviation closer to 0, and superimposes the calculated correction amount on the superimposition command for correction.
  • the superimposition command of the present embodiment is likely to cause a position deviation due to the inclusion of the swing command, but the correction by the learning control unit 14 improves the followability to the periodic swing command.
  • the learning control unit 14 preferably stores the superimposition command and the phase of the swing command in a memory in association with each other, and corrects the superimposition command based on the correspondence between the stored superimposition command and the phase of the swing command. Is calculated. As a result, the followability to the periodic swing command is further improved.
  • the position / speed control unit 15 generates a torque command for the motor 30 that drives the feed shaft based on the corrected superposition command, and controls the motor 30 by the generated torque command. As a result, the motor 30 that drives the feed shaft reaches the command position with rocking.
  • the swing command generation unit 16 generates a swing command that swings the tool T and the work W relatively in the feed direction based on a predetermined swing condition.
  • the swing command generation unit 16 includes a swing phase calculation unit 163, a swing amplitude calculation unit 161 and a swing command calculation unit 162.
  • the swing phase calculation unit 163 calculates the reference phase (not shown) based on the predetermined swing condition, and calculates the swing phase by multiplying the time or the reference phase by the rate of change based on the predetermined swing condition.
  • the swing amplitude calculation unit 161 calculates the swing amplitude based on a predetermined swing condition.
  • the swing command calculation unit 162 calculates the swing command based on the swing phase calculated by the swing phase calculation unit 163 and the swing amplitude calculated by the swing amplitude calculation unit 161.
  • the predetermined swing conditions are the swing phase information, the swing amplitude information, the time, and the relative rotation speed of the tool T and the work W that can be acquired from the machining program stored in the storage unit 22 described later. ..
  • the swing command generation unit 16 generates a swing command based on the swing phase information and the swing amplitude information.
  • the swing phase calculation unit 163 determines the rate of change of the swing phase calculated based on a predetermined swing condition so that the machining load of the tool T acquired by the load acquisition unit 17, which will be described later, is preferably reduced. change.
  • the swing amplitude calculation unit 161 preferably calculates the swing amplitude based on a predetermined swing condition so that the machining load of the tool T acquired by the load acquisition unit 17, which will be described later, is reduced. change.
  • the swing phase and swing amplitude can be changed according to the increase or decrease in the machining load, and the shock at the time of cutting can be further reduced.
  • the swing command generation unit 16 determines how to advance the phase of the swing command and the swing command based on the time or the reference phase calculated based on the predetermined swing condition. Change at least one of the amplitudes.
  • the change in the way of advancing the phase of the swing command includes at least a change in the rate of change of the swing phase, and may also include a change in the swing amplitude.
  • the swing command generation unit 16 changes at least one of the phase advance of the swing command and the amplitude of the swing command, preferably based on the tool information.
  • the tool information is stored in the storage unit 22 described later.
  • the tool information includes the specifications of the tool T including the number of blades of the tool T, the diameter of the tool T, and the like. For example, when the ratio of the machining depth to the tool diameter is equal to or greater than a predetermined value, the chip evacuation property can be improved by increasing the rate of change of the swing phase. Further, for example, as the number of blades of the tool T is large, the trajectories of the blades are likely to overlap and air cut is likely to occur. Therefore, the rate of change of the swing phase is increased or the swing amplitude is reduced. Also, the chips can be fragmented. The relationship between the number of blades of the tool T and the swing command will be described in detail later.
  • the swing command generation unit 16 preferably synchronizes the phase of the swing command with the phase of the spindle that relatively rotates the tool T and the work W. For example, when the number of blades of the tool T is large, the space between the blades is narrow and the chip discharge property is poor. However, by synchronizing the phase of the swing command with the phase of the spindle, the chip discharge property can be improved. The synchronization between the phase of the swing command and the phase of the spindle will be described in detail later.
  • the storage unit 22 stores the tool information related to the tool T (the specification of the tool T including the number of blades of the tool T, the diameter of the tool T, etc.), the machining program, and the swing phase information (for example, the swing phase) that can be acquired from the machining program.
  • Information such as rate of change), swing amplitude information (for example, swing amplitude magnification), time, and the number of relative rotations of the tool T and the work W (spindle rotation) is stored.
  • the load acquisition unit 17 acquires the machining load generated in the tool T during cutting. Specifically, the load acquisition unit 17 acquires the machining load received by the tool T during cutting from the superimposition command or the current value or torque command of the motor 30.
  • FIG. 5 is a diagram showing the rate of change of the swing phase of the drilling according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a swing phase of drilling according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a swing command for drilling according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a superimposition command for drilling according to the present embodiment.
  • Swing command (K ⁇ F / 2) ⁇ cos (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t)-(K ⁇ F / 2) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • K is the multiplication factor of the swing amplitude with respect to the movement amount of the tool
  • F is the movement amount of the tool, that is, the feed amount per rotation [mm / one rotation of the spindle]
  • I is the unit time. It is the rate of change of the swing phase
  • t is the time [s].
  • (K ⁇ F / 2) is the swing amplitude
  • (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t) is the swing phase
  • ⁇ (K ⁇ F / 2) is extra for the command position during normal cutting without swing. Represents the offset for not cutting into.
  • the superposition command is shown in FIGS. 5 to 8. It is generated so that it can be used.
  • I 1 and I 2 may be designated directly from a predetermined frequency, respectively, or I 1 may be designated as 1 and I 2 may be designated as a magnification for multiplying a predetermined frequency.
  • the rate of change of the swing phase changes from I 1 to a larger I 2 between t 1 and t 2 .
  • the rate of change (frequency) of the swing phase is larger than that of other times, and the slope of the swing phase becomes larger. You can see that there is.
  • the swing command generated at this time is a sinusoidal swing command as shown in FIG. 7, and the rate of change (frequency) of the swing phase between t 1 and t 2 is also shown in this figure. It turns out that is large.
  • the superimposition command in which the swing command shown in FIG. 7 is superposed on the position command (without swing) becomes a sinusoidal superimposition command as shown in FIG. As described above, the superimposition command is generated.
  • FIG. 9 is a diagram showing a superposition command capable of reducing a shock at the time of cutting.
  • FIG. 10 is a diagram showing a superposition command that cannot reduce the shock at the time of cutting.
  • ti is the time at the moment when the tool T and the work W come into contact with each other.
  • FIG. 9 shows a superposition command when a shock reduction condition is set from the speed.
  • the speed of the superposition command is the same as the position command (not including the swing command). This rate is, in FIG. 9, indicated by the slope of the curve of the superimposed instruction in t 1.
  • the term including sin in the following mathematical formula (5) which is the formula of the velocity of the superposition command, is 0.
  • the speed at this time is the same as the normal cutting speed as shown by the following mathematical formula (3).
  • the shock can be reduced and the tool life can be extended as compared with the conventional normal step machining or the like. I can say.
  • command position F [mm / spindle 1 rotation] x S [spindle 1 rotation / minute] x t [seconds] / 60 ...
  • command speed F ⁇ S / 60 ⁇ ⁇ ⁇ (3)
  • Command position F ⁇ S ⁇ t / 60 + (K ⁇ F / 2) ⁇ cos (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t)-(K ⁇ F / 2) ...
  • Command speed F ⁇ S / 60- ( ⁇ ⁇ I ⁇ K ⁇ F) ⁇ sin (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t) ⁇ ⁇ ⁇ (5)
  • Command acceleration -2 ⁇ 2 x I 2 x K x F x cos (2 ⁇ x I x t) ...
  • Command jerk 4 ⁇ 3 ⁇ I 3 ⁇ K ⁇ F ⁇ sin (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t) ⁇ ⁇ ⁇ (7)
  • the shock at the time of cutting can be reduced.
  • F ⁇ S / 60> F ⁇ S / 60- ( ⁇ ⁇ I ⁇ K ⁇ F) ⁇ sin (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t) may be satisfied. If 0 ⁇ I ⁇ t ⁇ 0.5, the term including sin is negative, so the speed is slower than that of normal cutting.
  • the machine tool control device 100 can determine the machined region from the position feedback of the motor 30 and also knows how to advance the swing phase, the time when the tool T operated by the superposition command collides with the work W is obtained. be able to. Therefore, the shock can be reduced by changing I so as to satisfy the above inequality at that time.
  • the shock reduction condition may be set by suppressing the acceleration of the tool T during machining.
  • the values of I and K are set so that the jerk 4 ⁇ 3 ⁇ I 3 ⁇ K ⁇ F ⁇ sin (2 ⁇ ⁇ I ⁇ t) is minimized in the entire swing, and the feed shaft including the tool T is included.
  • the shock received by the entire machine due to the swing of the drive unit may be reduced.
  • FIG. 11 is a diagram showing the loci of each blade when the number of blades of the tool T is 2.
  • FIG. 12 is a diagram showing a locus of each blade when the number of blades of the tool T is 3.
  • Swing command (K ⁇ F / 2) ⁇ cos (2 ⁇ ⁇ S ⁇ I ′ ⁇ t / 60)-(K ⁇ F / 2) ... (8)
  • S is the rotation speed [minute- 1 ] or [rpm] of the spindle
  • I' represents the rate of change of the swing phase per rotation of the spindle.
  • F, K, and t are the same as the above-mentioned mathematical formula (1). Even when the swing phase and the spindle rotation phase are synchronized, the superimposition command can be created in the same manner as when the swing phase and the spindle rotation phase are not synchronized.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a procedure for drilling according to the present embodiment when the method of advancing the swing phase is changed based on the reference phase.
  • step S1 position command, frequency information , swing phase information including change rates I 1 and I 2 , and swing amplitude information are acquired from the machining program.
  • step S2 the reference phase ⁇ is calculated from the acquired frequency information and updated.
  • the reference phase ⁇ may be calculated so as to synchronize with the spindle phase instead of the frequency information.
  • step S3 it is determined whether or not the calculated reference phase ⁇ is equal to or greater than a predetermined threshold value. If this determination is YES, the swing phase ⁇ 'is calculated (updated) from the reference phase ⁇ multiplied by the rate of change I 1 in step S4. If this determination is NO, the swing phase ⁇ 'is calculated (updated) from the reference phase ⁇ multiplied by the rate of change I 2 in step S5.
  • step S6 a swing command is generated based on the swing phase ⁇ 'and the swing amplitude, and in step S7, the swing command is added (superimposed) to the position command to generate a superposition command.
  • the method of generating the swing command and the superimposition command is as described above.
  • step S8 the motor 30 that drives the feed shaft is operated by the superposition command generated in step S7, and in step S8, it is determined whether or not the motor 30 has reached the command position. If this determination is NO, the process returns to step S2 and the main process is executed again. If YES, the main process ends.
  • a swing command generation unit 16 for generating a swing command that swings the tool T and the work W relatively in the feed direction based on a predetermined swing condition is provided, and a predetermined swing is provided. It is configured to change at least one of the swing command phase advance and the swing command amplitude based on the swing phase calculated based on the dynamic conditions or the time.
  • the phase advancement method that is, the frequency and the amplitude can be changed between the forward movement and the reverse movement within one cycle of the swing operation, whereby the chips can be reliably divided and discharged.
  • the swing phase per hour in the section from when the sine wave swing command is superimposed on the cutting feed command at a constant speed and the tool T retracts due to the superposition command until it comes into contact with the work W again, the swing phase per hour.
  • the rate of change can be multiplied by a predetermined magnification to slow down the phase advance.
  • the first frequency information and the second frequency information can be specified in the machining program and switched in the above section to slow down the phase advance.
  • the shock at the time of cutting can be surely reduced.
  • only the swing frequency (how to advance the phase) can be changed, and the feed rate of the position command can be maintained as it is, so that the operation can be performed with the same cycle time as when the swing is not performed.
  • the tool T can be separated from the bottom surface of the work by the recovery of the swinging motion, and the wear of the tool tip and the temperature rise at the machining point can be suppressed.
  • a storage unit 22 for storing tool information related to the tool T is further provided, and at least one of the phase advance of the swing command and the amplitude of the swing command is changed based on this tool information.
  • the tool T is shaken with respect to the entire phase rather than within one cycle according to the tool information regarding the number of blades of the tool T and the number of tool rows such as the tool diameter. It is possible to change how to advance the phase of the dynamic command and the amplitude of the swing command. Therefore, a more optimum swing command can be generated, and tool wear due to excessive swing can be suppressed.
  • the chip evacuation property can be improved by increasing the swing phase (frequency). Further, for example, as the number of blades of the tool T is large, the trajectories of the blades are likely to overlap and air cut is likely to occur. Therefore, the swing phase (frequency) is increased or the swing amplitude is reduced. Also, the chips can be fragmented.
  • a load acquisition unit for acquiring the load generated in the tool T during cutting is provided, and the swing phase calculation unit 163 is based on a predetermined swing condition so that the load is reduced.
  • the calculated swing phase is advanced, or the swing amplitude calculation unit 161 is configured to change the swing amplitude calculated based on a predetermined swing condition so that the load is reduced. do.
  • the load exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the tool T has bitten the chips, and the swing phase and swing amplitude are changed so that the idle swing (air cut) time becomes longer. , The shock can be reduced more reliably, and the damage of the tool T can be suppressed more.
  • the learning control unit 14 for correcting the superimposition command is provided by calculating the correction amount of the superimposition command based on the position deviation and adding the calculated correction amount to the superimposition command.
  • the motor 30 can accurately follow the superposition command even when swinging at a high frequency, and chips can be efficiently separated. Further, even when the cutting load is large or the reaction of the swinging feed shaft is large and the superimposition command cannot be followed, the superimposition command can be accurately followed and the chips can be efficiently separated.
  • the phase of the swing command is configured to be synchronized with the phase of the spindle that relatively rotates the tool T and the work W.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and modifications and improvements within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
  • the present invention is applied to drilling using a drill as a cutting tool, but the present invention is not limited thereto.
  • it can be applied to other cutting processes such as turning and thread cutting.

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Abstract

切屑を確実に分断して排出できるとともに、工具がワークに切り込む際のショックを低減することで工具の破損を抑制できる工作機械の制御装置を提供すること。工具ＴとワークＷとを相対的に回転させる主軸を制御するとともに、工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させながら移動させる送り軸を制御することにより切削加工を実行する工作機械の制御装置１００であって、所定の揺動条件に基づいて揺動指令を生成する揺動指令生成部１６と、揺動指令生成部１６で生成された揺動指令を、位置指令又は位置偏差に重畳して生成される重畳指令に基づいて、送り軸を駆動するモータ３０を制御する位置速度制御部１５と、を備え、揺動指令生成部１６は、前記所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する、工作機械の制御装置１００である。

Description

工作機械の制御装置
　本開示は、工作機械の制御装置に関する。
　従来、切削工具（以下、工具という。）としてドリルを用いた穴開け加工が知られている。この穴開け加工のうち、１回のパスで穴開けを行うノンステップ加工では、ドリルへの切屑の絡まりや加工穴への切屑の詰まりが生じ易いことが知られている。そのため、ステップ送りやペッキング（戻り動作）により、切屑を分断して排出する対策が提案されているが、この場合には、工具がワークに切り込む際に大きなショックが生じ、刃先が破損するおそれがある。
　そこで、工具を送り方向に低周波振動させながらワークを切削加工する技術が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。これらの技術によれば、切削加工により生じる切屑を分断しながら切削加工を実行することができ、加工精度、作業性及び工具寿命を高めることができるとされている。
　しかしながら上記特許文献１では、位置指令の送り速度を変更することが記載されているものの、切り込みの際のショックの低減については考慮されていない。また同様に特許文献２では、揺動の往復で速度を変更することが記載されているものの、所定の主軸角度で往復を切り替えているだけで、切リ込みの際のショックの低減については考慮されていない。
　これに対して特許文献３では、工具が後退しない範囲で送り速度を増減させることが記載されており、これにより切り込みの際のショックの低減効果があるとされている。しかしながら、工具の後退を行わないため切屑を排出し難く、工具に切屑が絡まる等して加工不良が生じるおそれがある。
国際公開第２０１５－１６２７３９号公報 特開２０１８－１２６８６３号公報 特許第５６３１４６７号公報
　従って、切屑を確実に分断して排出できるとともに、工具がワークに切り込む際のショックを低減することで工具の破損を抑制できる工作機械の制御装置を提供することが望まれる。
　本開示の一態様は、切削工具とワークとを相対的に回転させる主軸を制御するとともに、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させながら移動させる送り軸を制御することにより、切削加工を実行する工作機械の制御装置であって、所定の揺動条件に基づいて、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令生成部と、前記揺動指令生成部で生成された揺動指令を、位置指令又は前記位置指令と位置フィードバックの差分である位置偏差に重畳して生成される重畳指令に基づいて、前記送り軸を駆動する電動機を制御する制御部と、を備え、前記揺動指令生成部は、前記所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、前記揺動指令の位相の進め方及び前記揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する、工作機械の制御装置である。
　本開示によれば、切屑を確実に分断して排出できるとともに、工具がワークに切り込む際のショックを低減することで工具の破損を抑制できる工作機械の制御装置を提供できる。
本開示の一実施形態に係るドリル加工を示す図である。 従来のドリル加工における工具の動きを示す図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工における工具の動きを示す図である。 本開示の一実施形態に係る工作機械の制御装置の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工の揺動位相の変化率を示す図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工の揺動位相を示す図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工の揺動指令を示す図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工の重畳指令を示す図である。 切り込みの際のショックを低減できる重畳指令を示す図である。 切り込みの際のショックを低減できない重畳指令を示す図である。 工具の刃数が２のときの各刃の軌跡を示す図である。 工具の刃数が３のときの各刃の軌跡を示す図である。 本開示の一実施形態に係るドリル加工の手順を示すフローチャートである。
　以下、本開示の一実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
　図１は、本開示の一実施形態に係るドリル加工を示す図である。図１に示されるように、本実施形態に係るドリル加工は、工具Ｔとしてドリルを用いてワークＷに穴開け加工を施すものである。より詳しくは、本実施形態に係るドリル加工は、工具ＴとワークＷとを相対的に回転させるとともに、工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させながら穴開け加工することにより、切屑を分断できるものである。以下では、ワークＷを固定し、工具Ｔを主軸により回転させながら送り軸により移動させて加工する例について説明する。
　ここで、図２は、従来のドリル加工における工具の動きを示す図である。図２に示されるように、従来の戻り動作ありのドリル加工では、工具Ｔは送り方向の戻り動作によって、加工中の穴の底面（以下、ワーク底面という。）から一旦離隔する方向に移動する。このとき、切屑が分断される。次いで、工具Ｔは再びワークＷに接近する方向に移動する切り込み動作によって、ワーク底面に接触し、切り込みが再開される。このとき、工具Ｔとワーク底面の接触によってショックが生じる。従来ではこのショックの低減については考慮されておらず、図２に示されるように工具の速度（傾き）は一定であるため、大きなショックが生じている。
　これに対して、図３は、本実施形態に係るドリル加工における工具Ｔの動きを示す図である。図３に示されるように、本実施形態に係るドリル加工では、後段で詳述するように位置指令に正弦波状の揺動指令を加算（以下、重畳という。）することにより生成される重畳指令に従って工具Ｔが動作する。具体的には、工具Ｔは送り方向に揺動されるため、送り方向の後退動作（以下、復動ともいう。）によって、工具Ｔはワーク底面から一旦離隔する方向に移動する。このとき、切屑が分断される。次いで、送り方向の前進動作（以下、往動ともいう。）によって、再びワーク底面に接触して切り込みが再開される。このとき、本実施形態のドリル加工では、後段で詳述するように往動と復動とで正弦波状の揺動位相及び／又は揺動振幅を変更するため、図３に示されるように工具の速度（傾き）を変化させることができる。そのため、切り込みの際の工具の速度を遅くすることもでき、切り込みの際のショックを低減できるようになっている。
　次に、本実施形態に係るドリル加工を実行する工作機械の制御装置の構成について、図４を参照しながら詳しく説明する。本実施形態に係る工作機械の制御装置１００は、工具ＴとワークＷとを相対的に回転させる主軸のモータ（不図示）を制御するとともに、工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させながら移動させる送り軸のモータ３０を制御することにより、ドリル加工を実行する。本実施形態に係る工作機械の制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータに、本実施形態に係るドリル加工を実行させるプログラムを読み込ませることによって実現される。
　図４は、本実施形態に係る工作機械の制御装置１００の機能ブロック図である。図４に示されるように、本実施形態に係る工作機械の制御装置１００は、位置指令作成部２１と、記憶部２２と、サーボ制御装置１０と、加算器１１，１３と、積算器１２と、学習制御部１４と、位置速度制御部１５と、揺動指令生成部１６と、負荷取得部１７と、を備える。
　位置指令作成部２１は、位置指令を作成する。具体的には、位置指令作成部２１は、後述の記憶部２２に記憶された加工プログラムを解析することにより、送り軸のモータ３０の位置指令を作成する。
　加算器１１は、位置偏差を算出する、具体的には、加算器１１は、送り軸のモータ３０に設けられるエンコーダ（不図示）による位置検出に基づいた位置フィードバックと、上記位置指令作成部２１で作成された送り軸の位置指令と、の差分である位置偏差を算出する。
　積算器１２は、位置偏差の積算値を算出する。具体的には、積算器１２は、上記加算器１１で算出された位置偏差を積算することにより、位置偏差の積算値を算出する。
　加算器１３は、重畳指令を算出する。具体的には、加算器１３は、上記積算器１２で算出された位置偏差の積算値に対して、後述する揺動指令生成部１６で生成される揺動指令を加算（重畳）することにより、重畳指令を生成する。重畳指令の生成方法については、後段で詳述する。
　学習制御部１４は、上記位置偏差に基づいて重畳指令の補正量を算出し、算出された補正量を重畳指令に加算することにより、重畳指令を補正する。より詳しくは、学習制御部１４は、周期的な重畳指令に基づいて周期的な補正量を繰り返し算出する。具体的には、学習制御部１４は、メモリを有し、ある周期を定義できるモータ３０の理想位置と実位置との偏差をメモリに記憶し、周期ごとにメモリに記憶された偏差を読み出すことで偏差を０に近づけるための補正量を算出し、算出した補正量を重畳指令に重畳して補正する。本実施形態の重畳指令は、揺動指令を含むことで位置偏差が生じ易いところ、この学習制御部１４による補正により、周期的な揺動指令に対する追従性が向上する。
　また学習制御部１４は、好ましくは重畳指令と揺動指令の位相とを対応付けてメモリに記憶し、記憶された重畳指令と揺動指令の位相との対応関係に基づいて重畳指令の補正量を算出する。これにより、周期的な揺動指令に対する追従性がより向上する。
　位置速度制御部１５は、上記補正後の重畳指令に基づいて、送り軸を駆動するモータ３０に対するトルク指令を生成し、生成したトルク指令によりモータ３０を制御する。これにより、送り軸を駆動するモータ３０は、揺動を伴いながら指令位置に到達する。
　揺動指令生成部１６は、所定の揺動条件に基づいて、工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する。図４に示されるように、揺動指令生成部１６は、揺動位相算出部１６３と、揺動振幅算出部１６１と、揺動指令算出部１６２と、を有する。揺動位相算出部１６３は、所定の揺動条件に基づいて基準位相を算出（不図示）し、時間もしくは基準位相に所定の揺動条件に基づく変化率を乗じて揺動位相を算出する。揺動振幅算出部１６１は、所定の揺動条件に基づいて揺動振幅を算出する。揺動指令算出部１６２は、揺動位相算出部１６３で算出された揺動位相及び揺動振幅算出部１６１で算出された揺動振幅に基づいて、揺動指令を算出する。ここで、所定の揺動条件は、後述する記憶部２２に記憶された加工プログラムから取得可能な揺動位相情報や揺動振幅情報、時刻、工具ＴとワークＷの相対回転の回転数である。揺動指令生成部１６は、これら揺動位相情報及び揺動振幅情報に基づいて、揺動指令を生成する。
　揺動位相算出部１６３は、好ましくは後述する負荷取得部１７により取得される工具Ｔの加工負荷が低減されるように、所定の揺動条件に基づいて算出された揺動位相の変化率を変更する。同様に、揺動振幅算出部１６１は、好ましくは後述する負荷取得部１７により取得される工具Ｔの加工負荷が低減されるように、所定の揺動条件に基づいて算出された揺動振幅を変更する。これらにより、加工負荷の増減に応じて揺動位相や揺動振幅を変更でき、切り込みの際のショックをより低減可能となっている。
　本実施形態において特徴的なこととして、揺動指令生成部１６は、時間、又は所定の揺動条件に基づいて算出される基準位相に基づいて、揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する。ここで、揺動指令の位相の進め方の変更には、少なくとも揺動位相の変化率の変更が含まれ、揺動振幅の変更も含み得る。この揺動指令の位相の進め方や揺動指令の振幅の変更により、切り込みの際のショックを低減可能となっており、これについては後段で詳述する。
　また、揺動指令生成部１６は、好ましくは工具情報に基づいて、揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する。工具情報は、後述する記憶部２２に記憶される。工具情報としては、工具Ｔの刃数、工具Ｔの径等を含む工具Ｔの緒元が含まれる。例えば、工具径に対する加工深さの比率が所定値以上の場合には、揺動位相の変化率を大きくすることにより切屑の排出性を高めることができる。また、例えば工具Ｔの刃数が多いほど、各刃の軌跡が重なり易くなって空振り（エアカット）が生じ易くなるため、揺動位相の変化率を大きくしたり、揺動振幅を小さくしても、切屑を分断することができる。この工具Ｔの刃数と揺動指令との関係については、後段で詳述する。
　また、揺動指令生成部１６は、好ましくは揺動指令の位相を、工具ＴとワークＷとを相対的に回転させる主軸の位相に同期させる。例えば工具Ｔの刃数が多い場合、各刃同士の間隔が狭いため切屑の排出性が悪いところ、揺動指令の位相を主軸の位相と同期させることにより、切屑の排出性を向上できる。この揺動指令の位相と主軸の位相との同期については、後段で詳述する。
　記憶部２２は、工具Ｔに関する工具情報（工具Ｔの刃数、工具Ｔの径等を含む工具Ｔの緒元）、加工プログラム、加工プログラムから取得可能な揺動位相情報（例えば揺動位相の変化率）及び揺動振幅情報（例えば揺動振幅倍率）、時刻、工具ＴとワークＷの相対回転の回転数（主軸回転数）等の情報を記憶する。
　負荷取得部１７は、切削加工中の工具Ｔに生じる加工負荷を取得する。具体的には、負荷取得部１７は、重畳指令又はモータ３０の電流値やトルク指令から切削加工中の工具Ｔが受ける加工負荷を取得する。
　次に、時間に基づいて揺動指令の位相の進め方を変更する場合の本実施形態の重畳指令の生成方法について、図５～図８を参照しながら詳しく説明する。ここで、図５は、本実施形態に係るドリル加工の揺動位相の変化率を示す図である。図６は、本実施形態に係るドリル加工の揺動位相を示す図である。図７は、本実施形態に係るドリル加工の揺動指令を示す図である。図８は、本実施形態に係るドリル加工の重畳指令を示す図である。
　先ず、揺動位相と主軸回転の位相とを同期させない場合には、揺動指令は以下の数式（１）により算出される。
［数１］
 
揺動指令＝（Ｋ×Ｆ／２）×ｃｏｓ（２π×Ｉ×ｔ）－（Ｋ×Ｆ／２）　・・・（１）
 
　上記数式（１）中、Ｋは工具の移動量に対する揺動振幅の倍率であり、Ｆは工具の移動量、即ち毎回転送り量［ｍｍ／主軸１回転］であり、Ｉは単位時間あたりの揺動位相の変化率であり、ｔは時刻[ｓ]である。また、（Ｋ×Ｆ／２）は揺動振幅、（２π×Ｉ×ｔ）は揺動位相、－（Ｋ×Ｆ／２）は揺動を行わない通常切削時の指令位置に対して余分に切り込まないためのオフセットを表している。
　ここで、揺動位相がπとなる時間ｔ１と、揺動位相が２πとなる時間ｔ２を閾値として、揺動位相変化率Ｉを変化させる場合、重畳指令は図５～図８に示されるようにして生成される。このとき、Ｉ１及びＩ２は、それぞれ所定の周波数から直接指定してもよいし、Ｉ１を１として、Ｉ２を所定の周波数に乗じる倍率として指定してもよい。
　先ず、図５に示されるように、ｔ１からｔ２の間、揺動位相の変化率はＩ１からより大きいＩ２に変化している。このとき、図６に示されるように、ｔ１からｔ２では他の時間と比べて揺動位相の変化率（周波数）が大きいことを意味しており、揺動位相の傾きは大きくなっていることが分かる。また、このとき生成される揺動指令は、図７に示されるような正弦波状の揺動指令となっており、この図からもｔ１からｔ２間において揺動位相の変化率（周波数）が大きいことが分かる。そして、図７に示される揺動指令を、位置指令（揺動無し）に重畳した重畳指令は、図８に示されるような正弦波状の重畳指令となる。以上のようにして、重畳指令が生成される。
　次に、本実施形態に係るドリル加工における切り込みの際のショック低減方法について、図９及び図１０を参照しながら詳しく説明する。ここで、図９は、切り込みの際のショックを低減できる重畳指令を示す図である。また、図１０は、切り込みの際のショックを低減できない重畳指令を示す図である。
　図９及び図１０では、ある揺動の１周期を示している。また、図９及び図１０中、ｔ０は揺動位相＝０の時刻（Ｉ×ｔ０＝０）、ｔ１は揺動位相＝πの時刻（Ｉ×ｔ１＝０．５）、ｔ２は揺動位相＝２πの時刻（Ｉ×ｔ２＝１）、ｔｉは工具ＴとワークＷが接触する瞬間の時刻を表している。
　図９は、速度からショック低減の条件を設定した場合の重畳指令を示している。揺動位相がπとなるｔ１では、重畳指令の速度は（揺動指令を含まない）位置指令と同一となる。この速度は、図９において、ｔ１における重畳指令の曲線の傾きで示される。数式で示すと、揺動位相がπのとき重畳指令の速度の式である以下の数式（５）においてｓｉｎを含む項は０となる。この時の速度は以下の数式（３）で示されるように、通常切削の速度と同一となる。また、工具Ｔがワーク底面に接触する瞬間ｔｉにおいて、０＜Ｉ×ｔｉ＜０．５を満たすようにＩを変化させた場合、重畳指令の傾きはｔ１における傾きより小さくなり、揺動をしない通常切削時よりも衝突の瞬間のショックを低減できることが分かる。一方、図１０から、０＜Ｉ×ｔｉ＜０．５を満たさないようにＩを変化させた場合、衝突の瞬間の速度は通常切削よりも大きくなることが分かる。この場合は、ショック低減の効果を発揮できないと言える。
　従って、工具Ｔがワーク底面に接触する瞬間において、重畳指令の傾きが通常切削時の傾き以下であれば、従来の通常のステップ加工等に比してショックを低減でき、工具寿命を高められると言える。なお、さらに工具寿命を改善するためには、重畳指令の傾きの符号は途中で反転するように揺動振幅を調整するのが望ましい。即ち、工具Ｔがワーク底面から一旦離れクーラントが底面に供給されるようにするのが好ましい。これにより摩擦熱や切削熱による切屑の溶着を防ぎ、加工面の面質や工具寿命の改善が期待できる。
　次に、加速度、加加速度によるショック低減方法について、以下に説明する。
　揺動を含まない通常切削の場合、指令位置は毎分あたりの主軸回転数Ｓを用いて以下の数式（２）で表され、速度は以下の数式（３）で表される。
［数２］
 
指令位置＝Ｆ［ｍｍ／主軸１回転］×Ｓ[主軸１回転／分]×ｔ[秒]／６０　・・・（２）
 
指令速度＝Ｆ×Ｓ／６０　　　・・・（３）
 
　これに対して、揺動指令を重畳する場合、重畳指令による指令位置は以下の数式（４）で表され、速度、加速度及び加加速度はそれぞれ以下の数式（５）、（６）、（７）で表される。
［数３］
 
指令位置＝Ｆ×Ｓ×ｔ／６０＋（Ｋ×Ｆ／２）×ｃｏｓ（２π×Ｉ×ｔ）－（Ｋ×Ｆ／２）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
 
指令速度＝Ｆ×Ｓ／６０－（π×I×Ｋ×Ｆ）×ｓｉｎ（２π×Ｉ×ｔ）・・・（５）
指令加速度＝－２π2×Ｉ2×Ｋ×Ｆ×ｃｏｓ（２π×Ｉ×ｔ）・・・（６）
指令加加速度＝４π3×Ｉ3×Ｋ×Ｆ×ｓｉｎ（２π×Ｉ×ｔ）・・・（７）
 
　上述したように、重畳指令の傾きが通常切削時の傾きＦ×Ｓ／６０［ｍｍ／秒］以下であれば切り込みの際のショックを低減できるため、工具Ｔとワーク底面の衝突時の速度からショック低減の条件を設定する場合、Ｆ×Ｓ／６０＞Ｆ×Ｓ／６０－（π×Ｉ×Ｋ×Ｆ）×ｓｉｎ（２π×Ｉ×ｔ）となればよい。０＜Ｉ×ｔ＜０．５とすれば、ｓｉｎを含む項は負であるため、通常切削よりも遅い速度となる。
　工作機械の制御装置１００は、モータ３０の位置フィードバックから加工済みの領域を判別でき、また揺動位相の進め方も既知であるから、重畳指令により動作する工具ＴがワークＷと衝突する時刻を求めることができる。従って、その時刻において上記の不等式を満たすようにＩを変更することで、ショックを低減できる。
　また、工具ＴがワークＷを切削する時間領域において、上記加速度－２π2×Ｉ2×Ｋ×Ｆ×ｃｏｓ（２π×Ｉ×ｔ）が最小となるようにＩ及びＫの値を変更することで、加工中の工具Ｔの加速度を抑えるようにして、ショック低減の条件を設定してもよい。
　また、揺動全体において加加速度４π3×Ｉ3×Ｋ×Ｆ×ｓｉｎ（２π×Ｉ×ｔ）が最小となるようにするようにＩ及びＫの値を設定し、工具Ｔを含む送り軸の駆動部の揺動によって機械全体が受けるショックを低減するようにしてもよい。
　次に、揺動位相と主軸回転の位相の同期について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。ここで、図１１は、工具Ｔの刃数が２のときの各刃の軌跡を示す図である。また、図１２は、工具Ｔの刃数が３のときの各刃の軌跡を示す図である。
　先ず、揺動位相を主軸回転に同期させる場合、揺動指令は以下の数式（８）で表される。
［数４］
 
揺動指令＝（Ｋ×Ｆ／２）×ｃｏｓ（２π×Ｓ×Ｉ´×ｔ／６０）－（Ｋ×Ｆ／２）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
 
　上記数式（８）中、Ｓは主軸の回転速度［分－１］あるいは［ｒｐｍ］であり、Ｉ´は主軸１回転あたりの揺動位相の変化率を表している。Ｆ、Ｋ、ｔについては、上述の数式（１）と同様である。この揺動位相と主軸回転の位相とを同期させる場合においても、上述の揺動位相と主軸回転の位相とを同期させない場合と同様にして重畳指令を作成可能である。
　図１１及び図１２から明らかであるように、工具Ｔの刃数が多いほど、工具Ｔの各刃の軌跡が重なる点が増え、空振り（エアカット）が生じ易くなり、切屑を分断し易くなる。例えば刃数が１の場合には、主軸１回転につき非整数倍の周波数で揺動させるのが好ましいのに対して、刃数が増えると主軸回転の１回転に同期させるだけで効率良く安定した大きさに切屑を分断できる。例えば、複数回転につき１回の揺動でも同様の効果がある。
　また、図１１と図１２を比較すると明らかであるように、工具Ｔの刃数が多いほど、より小さい揺動振幅で切屑を分断できる。揺動振幅が小さければ、消費電力上でメリットがある。また、刃数の多い工具Ｔは、切削効率が高いが、各刃の間隔が狭いため切屑の排出性が悪いところ、主軸位相に同期した揺動位相とすることにより、切屑をより確実に分断してこの問題を解消できる。この場合、加工効率の点でもメリットがあると言える。
　次に、本実施形態に係る工作機械の制御装置１００により実行されるドリル加工の手順について、図１３を参照しながら説明する。ここで、図１３は、基準位相をもとに揺動位相の進め方を変更する場合の本実施形態に係るドリル加工の手順を示すフローチャートである。
　先ず、ステップＳ１では、加工プログラムから位置指令、周波数情報及び変化率Ｉ１、Ｉ２を含む揺動位相情報、揺動振幅情報を取得する。次いで、ステップＳ２では、取得した周波数情報より基準位相θを計算し、更新する。なお、周波数情報に代えて主軸位相と同期するように基準位相θを算出してもよい。
　次いで、ステップＳ３では、計算した基準位相θが所定の閾値以上であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳであれば、ステップＳ４で変化率Ｉ１を乗じた基準位相θより揺動位相θ´を算出（更新）する。また、この判別がＮＯであれば、ステップＳ５で変化率Ｉ２を乗じた基準位相θより揺動位相θ´を算出（更新）する。
　ステップＳ６では、揺動位相θ´と揺動振幅に基づいて揺動指令を生成し、ステップＳ７では、位置指令に揺動指令を加算（重畳）して、重畳指令を生成する。揺動指令及び重畳指令の生成方法については上述した通りである。
　ステップＳ８では、ステップＳ７で生成した重畳指令により送り軸を駆動するモータ３０を動作させ、ステップＳ８では、モータ３０が指令位置に到達したか否かを判別する。この判別がＮＯであればステップＳ２に戻って本処理を再度実行し、ＹＥＳであれば本処理を終了する。
　本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
　（１）　本実施形態では、所定の揺動条件に基づいて工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令生成部１６を設け、所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更するよう構成する。
　本実施形態によれば、揺動動作の１周期内において往動と復動とで位相の進め方、即ち周波数や振幅を変化させることができ、これにより、切屑を確実に分断して排出できるとともに、工具ＴがワークＷに切り込む際のショックを低減することで工具の破損を抑制できる。
　具体的には、例えば一定速度の切削送り指令に正弦波の揺動指令を重畳し、工具Ｔが重畳指令により後退してから再度ワークＷに接触するまでの区間において、時間当たりの揺動位相変化率に所定の倍率を乗じて位相の進みを遅くすることができる。あるいは、第１周波数情報、第２周波数情報を加工プログラムで指定して、上記区間で切り替えて位相の進みを遅くすることができる。これらにより、切り込む際のショックを確実に低減できる。
　また、本実施形態では、揺動の周波数（位相の進め方）のみを変更でき、位置指令の送り速度はそのまま維持できるため、揺動しない場合と同じサイクルタイムで動作できる。また、揺動動作の復動により工具Ｔをワーク底面から離すことができ、工具先端の摩耗や加工点の温度上昇も抑制できる。
　（２）　本実施形態では、工具Ｔに関する工具情報を記憶する記憶部２２をさらに設け、この工具情報に基づいて揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更するよう構成する。
　本実施形態によれば、工具Ｔの交換のタイミング等において、工具Ｔの刃数や工具径等の工具条数に関する工具情報に合わせて、１周期内というよりは全体の位相に対して、揺動指令の位相の進め方や揺動指令の振幅を変更することができる。そのため、より最適な揺動指令を生成することができ、過度の揺動による工具摩耗を抑制できる。
　例えば、工具径に対する加工深さの比率が所定値以上の場合には、揺動位相（周波数）を大きくするころにより切屑の排出性を高めることができる。また、例えば工具Ｔの刃数が多いほど、各刃の軌跡が重なり易くなって空振り（エアカット）が生じ易くなるため、揺動位相（周波数）を大きくしたり、揺動振幅を小さくしても、切屑を分断することができる。
　（３）　本実施形態では、切削加工中の工具Ｔに生じる負荷を取得する負荷取得部を設け、揺動位相算出部１６３が、負荷が低減されるように、所定の揺動条件に基づいて算出された揺動位相の進め方を変更するか、あるいは、揺動振幅算出部１６１が、負荷が低減されるように、所定の揺動条件に基づいて算出された揺動振幅を変更するよう構成する。
　これにより、切り込みの際のショックが大きい揺動位相の進め方や揺動振幅を変更できるため、過度な切削負荷が生じた際に工具が破損するのをより確実に抑制できる。例えば、負荷が所定の閾値を越えた際に、工具Ｔが切屑を噛み込んだと判断して、空振り（エアカット）の時間が長くなるように揺動位相や揺動振幅を変更することにより、より確実にショックを低減でき、工具Ｔの破損をより抑制できる。
　（４）　本実施形態では、位置偏差に基づいて前記重畳指令の補正量を算出し、算出された補正量を重畳指令に加算することにより、重畳指令を補正する学習制御部１４を設ける。
　これにより、例えば高周波数の揺動でもモータ３０が重畳指令に対して正確に追従でき、効率良く切屑を分断できる。また、切削負荷が大きい場合や、揺動する送り軸の反動が大きいために重畳指令に追従できない場合でも、重畳指令に対して正確に追従でき、効率良く切屑を分断できる。
　（５）　本実施形態では、揺動指令の位相を、工具ＴとワークＷとを相対的に回転させる主軸の位相に同期させるよう構成する。
　これにより、より効率的に切屑の分断ができるとともに、高速な揺動に対する追従が可能となる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
　例えば上記実施形態では、切削工具としてドリルを用いた穴開け加工に対して本発明を適用したが、これに限定されない。例えば旋削加工やねじ切り加工等の他の切削加工にも適用可能である。
　１０　サーボ制御装置
　１１，１３　加算器
　１２　積算器
　１４　学習制御部
　１５　位置速度制御部（制御部）
　１６　揺動指令生成部
　１７　負荷取得部
　２１　位置指令作成部
　２２　記憶部
　３０　モータ（電動機）
　１００　工作機械の制御装置
　１６１　揺動振幅算出部
　１６２　揺動指令算出部
　１６３　揺動位相算出部

Claims (5)

  1. 　切削工具とワークとを相対的に回転させる主軸を制御するとともに、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させながら移動させる送り軸を制御することにより、切削加工を実行する工作機械の制御装置であって、
    　所定の揺動条件に基づいて、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令生成部と、
    　前記揺動指令生成部で生成された揺動指令を、位置指令又は前記位置指令と位置フィードバックの差分である位置偏差に重畳して生成される重畳指令に基づいて、前記送り軸を駆動する電動機を制御する制御部と、を備え、
    　前記揺動指令生成部は、前記所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、前記揺動指令の位相の進め方及び前記揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する、工作機械の制御装置。
  2. 　前記工作機械の制御装置は、前記切削工具に関する工具情報を記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記揺動指令生成部は、前記工具情報に基づいて前記揺動指令の位相の進め方及び前記揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
  3. 　前記工作機械の制御装置は、前記切削加工中の前記切削工具に生じる負荷を取得する負荷取得部をさらに備え、
    　前記揺動指令生成部は、
    　前記所定の揺動条件に基づいて揺動位相を算出する揺動位相算出部と、
    　前記所定の揺動条件に基づいて揺動振幅を算出する揺動振幅算出部と、
    　前記揺動位相算出部で算出された揺動位相及び前記揺動振幅算出部で算出された揺動振幅に基づいて、前記揺動指令を算出する揺動指令算出部と、を有し、
    　前記揺動位相算出部が、前記負荷取得部により取得される負荷が低減されるように、前記所定の揺動条件に基づいて算出された揺動位相の進め方を変更するか、又は、前記揺動振幅算出部が、前記負荷取得部により取得される負荷が低減されるように、前記所定の揺動条件に基づいて算出された揺動振幅を変更する、請求項１又は２に記載の工作機械の制御装置。
  4. 　前記工作機械の制御装置は、前記位置偏差に基づいて前記重畳指令の補正量を算出し、算出された補正量を前記重畳指令に加算することにより前記重畳指令を補正する学習制御部をさらに備える、請求項１～３いずれかに記載の工作機械の制御装置。
  5. 　前記揺動指令生成部は、前記揺動指令の位相を、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる主軸の位相に同期させる、請求項１～４いずれかに記載の工作機械の制御装置。
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