WO2023218648A1 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

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WO2023218648A1
WO2023218648A1 PCT/JP2022/020242 JP2022020242W WO2023218648A1 WO 2023218648 A1 WO2023218648 A1 WO 2023218648A1 JP 2022020242 W JP2022020242 W JP 2022020242W WO 2023218648 A1 WO2023218648 A1 WO 2023218648A1
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WO
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surface roughness
correction value
conditions
cutting
control device
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PCT/JP2022/020242
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French (fr)
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祐太郎 堀川
将司 安田
Original Assignee
ファナック株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4068—Verifying part programme on screen, by drawing or other means

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device for a machine tool.
  • the cutting tool and workpiece are oscillated relative to each other.
  • Oscillating cutting for cutting a workpiece is known.
  • the tool path which is the locus of the cutting tool, is set so as to partially overlap the previous tool path.
  • the cutting edge of the cutting tool separates from the surface of the workpiece, causing a missed swing called an air cut, which shreds the chips.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to provide a technology that can calculate surface roughness and easily set processing conditions and swing conditions while checking the calculated surface roughness. do.
  • the present disclosure is a control device for a machine tool that processes a cutting tool and a workpiece while relatively rocking the same, and includes a condition acquisition unit that acquires machining conditions and rocking conditions, and a condition acquisition unit that acquires machining conditions and rocking conditions; comprising a surface roughness calculation section that calculates surface roughness based on the processing conditions and the rocking condition, and a surface roughness output section that outputs the surface roughness calculated by the surface roughness calculation section. It is a control device for machine tools.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining swing cutting.
  • 1 is a functional block diagram of a control device for a machine tool according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which machining conditions and swing conditions are input. It is a figure showing a cutting path. It is a figure which shows the surface roughness confirmation screen on which the calculated surface roughness is displayed.
  • FIG. 3 is a diagram showing phases of obtaining a roughness curve. It is a figure showing a roughness curve.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a control device for a machine tool according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a surface roughness correction table.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a surface roughness correction table. It is a figure which shows the surface roughness confirmation screen on which the calculated surface roughness is displayed. It is a figure which shows the surface roughness confirmation screen on which the surface roughness correct
  • FIG. 7 is a diagram showing a second example of a surface roughness correction table.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second example of a surface roughness correction table.
  • FIG. 7 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which surface roughness corrected for each type of workpiece is displayed.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of a control device for a machine tool according to a third embodiment. It is a figure which shows the attenuation rate of the actual value with respect to the command value of a rocking amplitude. It is a figure which shows the surface roughness confirmation screen in which the attenuation rate of a rocking
  • FIG. 1 is a diagram for explaining swing cutting.
  • oscillating cutting shown in FIG. (not shown) are operated to relatively rotate the cutting tool T and workpiece W, and perform cutting while relatively swinging the cutting tool T and workpiece W in the feeding direction.
  • the tool path which is the locus of the cutting tool T, is set so that the current path partially overlaps the previous path. In other words, the part that was machined in the previous path is partially included in the current path, causing a miss called air cut in which the cutting edge of the cutting tool T separates from the surface of the workpiece W, and the chips are shredded.
  • the shape of the workpiece is not limited. In other words, even if the workpiece has a tapered part or an arcuate part on the machined surface and requires multiple feed axes (Z-axis and X-axis), if the workpiece is columnar or cylindrical and the feed axis is (Z-axis) is also applicable.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the machine tool control device 1 according to the first embodiment.
  • the machine tool control device 1 includes an input section 11, a condition acquisition section 12, a surface roughness calculation section 13, a surface roughness output section 14, and a surface roughness output section 14.
  • a roughness display section 15 is provided.
  • the machine tool control device 1 includes, for example, memory such as ROM (read only memory) and RAM (random access memory), a CPU (control processing unit), and a communication control unit that are connected to each other via a bus. Constructed using a computer. The functions and operations of each of the functional units described above are achieved by the cooperation of a CPU installed in the computer, a memory, and a control program stored in the memory.
  • the machine tool control device 1 may be configured with a CNC (Computer Numerical Controller), and may be connected to a host computer (not shown) such as a CNC or a PLC (Programmable Logic Controller). In addition to the machining program, machining conditions such as rotation speed and feed rate, and swing conditions such as swing amplitude and swing frequency are input from the host computer to the control device 1 of the machine tool.
  • a CNC Computer Numerical Controller
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the input unit 11 inputs information regarding processing conditions and swing conditions in response to an operator's input operation on an input means (not shown) such as a keyboard or touch panel. Information regarding machining conditions and swing conditions input through the input section 11 is output to a condition acquisition section 12, which will be described later.
  • the condition acquisition unit 12 acquires the machining conditions and swing conditions input through the input unit 11.
  • the condition acquisition unit 12 outputs the acquired machining conditions and swing conditions to the surface roughness calculation unit 13, which will be described later.
  • the machining conditions include at least information regarding the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece, information regarding the shape of the cutting tool's cutting edge, and, for example, the rotation speed S (1/ min), the feed rate of the cutting tool (mm/min), the workpiece diameter (mm), the clearance angle of the cutting tool (°), and the like.
  • Information regarding the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece includes the amount of transfer each time F (mm/rev), and information regarding the shape of the cutting tool edge includes the R ( mm).
  • the oscillation conditions include information regarding the relative number of oscillations per revolution between the cutting tool and the workpiece, and information regarding the oscillation amplitude with respect to the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece.
  • Information regarding the relative number of oscillations per rotation between the cutting tool and the workpiece includes an oscillation frequency multiplier I (times) indicating the oscillation frequency per one rotation of the main shaft.
  • the swing amplitude magnification K indicates the magnitude of the swing amplitude relative to the feed amount per rotation of the spindle. (times) is mentioned.
  • the oscillation frequency magnification I can be specified directly, or it can be calculated from the oscillation frequency (Hz) and the spindle rotation speed S (1/min) after specifying the oscillation frequency (Hz). good.
  • the swing amplitude magnification K may be specified directly in the same way, or after specifying the swing amplitude (mm), the swing amplitude (mm), feed rate (mm/min), and spindle rotation speed can be specified. It may be calculated from S(1/min).
  • the surface roughness calculation unit 13 calculates the surface roughness based on the processing conditions and swing conditions acquired by the condition acquisition unit 12.
  • the surface roughness calculated by the surface roughness calculation unit 13 is, for example, the arithmetic mean roughness, the maximum height that is the maximum distance between peaks and valleys, and the maximum height from the average line of the surface.
  • the maximum cross-sectional height which is the sum of the maximum height of the peaks and the maximum depth of the valleys of the contour curve element, and the load of the contour curve element at a predetermined cutting level (height% or ⁇ m)
  • the surface roughness output section 14 outputs the surface roughness calculated by the surface roughness calculation section 13 to the outside.
  • the surface roughness output unit 14 outputs the calculated surface roughness to a surface roughness display unit 15, which will be described later.
  • the surface roughness display section 15 displays the surface roughness output by the surface roughness output section 14. Specifically, the surface roughness display section 15 displays the surface roughness calculated by the surface roughness calculation section 13 on a surface roughness confirmation screen as described in detail later.
  • FIG. 3 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen in which machining conditions and swing conditions are input.
  • FIG. 4 is a diagram showing cutting paths.
  • FIG. 5 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which the calculated surface roughness is displayed.
  • the operator inputs processing conditions and swing conditions by operating the input means of the input section 11 using the surface roughness confirmation screen displayed on the surface roughness display section 15.
  • the operator sets the cutting tool's transfer amount F (mm/rev), which is information about the relative feed amount per rotation of the cutting tool and the workpiece, as the machining conditions.
  • the R (mm) of the cutting edge which is information regarding the shape of the cutting edge, is input, and the swinging frequency multiplier I and swinging amplitude multiplier K, which are swinging conditions, are input.
  • the input machining conditions and swing conditions are acquired by the condition acquisition unit 12, and the surface roughness calculation unit 13 automatically calculates the surface roughness based on the acquired machining conditions and rocking conditions. .
  • the surface roughness calculation unit 13 calculates the coordinate value Y (mm) of the feed direction of the cutting passes using the following formula (1), and searches for the location where the distance between the cutting passes is maximum. .
  • Y is the coordinate value in the feed direction (mm)
  • f is the feed amount per spindle rotation (mm/rev)
  • S is the spindle rotation speed (1/min)
  • I is the oscillation frequency multiplier
  • K represents the oscillation amplitude magnification (times)
  • t represents time (sec).
  • FIG. 4 shows the location where the distance between cutting passes is maximum.
  • each coordinate value Y of the location where the distance between the cutting passes is the maximum is determined by the above formula (1), and the distance between the determined coordinate values is set as the maximum distance between the cutting passes.
  • the maximum height Rz which is the maximum distance between peaks and valleys, as surface roughness
  • the maximum height Rz can be calculated by substituting into the following formula (2).
  • the surface roughness after oscillating cutting is calculated from machining conditions such as the shape of the cutting tool's cutting edge, the rotational speed of the spindle, and the feed rate.
  • the oscillation frequency multiplier I and the oscillation amplitude multiplier K which are the oscillation conditions, are also used as calculation conditions. Calculate the surface roughness by including it in Therefore, according to the surface roughness calculation unit 13 of this embodiment, it is possible to calculate surface roughness more accurately than in the past.
  • the surface roughness calculated by the surface roughness calculation unit 13 as described above is automatically displayed on the surface roughness confirmation screen, as shown in FIG. In FIG. 5, the maximum height is displayed as the surface roughness. This allows the operator to set machining conditions and oscillation conditions while checking the surface roughness calculated more accurately than before, making it easier to set machining conditions and oscillation conditions. There is.
  • FIG. 6 is a diagram showing the phases of acquiring the roughness curve.
  • FIG. 7 is a diagram showing a roughness curve.
  • FIG. 6 shows the cutting path shown in FIG. 4 rotated by 90 degrees, and the phase at the point where the distance between the cutting paths is the maximum is the phase at which the roughness curve of the workpiece surface is obtained.
  • the roughness curve shown in FIG. 7 can be obtained by arranging a circular arc with a radius R of the cutting edge at the coordinate values of the cutting path in this phase. In this way, it is possible to obtain the roughness curve of the machined surface of the workpiece considering the cutting edge R of the cutting tool, and by substituting the Z value in the obtained roughness curve of FIG. 7 into the following formula (3), Arithmetic mean roughness Ra is calculated.
  • the machine tool control device 1 includes a condition acquisition unit 12 that acquires machining conditions and swing conditions, and a surface roughness calculation unit 13 that calculates surface roughness based on the machining conditions and swing conditions. , and a surface roughness output section 14 that outputs the calculated surface roughness.
  • a condition acquisition unit 12 that acquires machining conditions and swing conditions
  • a surface roughness calculation unit 13 that calculates surface roughness based on the machining conditions and swing conditions.
  • a surface roughness output section 14 that outputs the calculated surface roughness.
  • the machine tool control device 1 further includes a surface roughness display section 15 that displays the surface roughness outputted by the surface roughness output section 14.
  • a surface roughness display section 15 that displays the surface roughness outputted by the surface roughness output section 14.
  • the machine tool control device 1 acquires, as machining conditions, information regarding the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece, and information regarding the shape of the cutting tool edge.
  • machining conditions information regarding the relative number of oscillations per rotation between the cutting tool and workpiece, and information regarding the oscillation amplitude with respect to the relative feed amount per rotation between the cutting tool and workpiece are acquired, and these machining conditions are and the surface roughness is calculated based on the swing conditions.
  • the surface roughness depends on the rocking conditions, conventionally the rocking conditions were not taken into consideration, but according to this embodiment, the rocking conditions are also included in the calculation conditions. It is possible to calculate the surface roughness more accurately.
  • FIG. 8 is a functional block diagram of a machine tool control device 1A according to the second embodiment.
  • the machine tool control device 1A according to the second embodiment has a correction value calculation unit 16 and an actual surface roughness acquisition unit, compared to the machine tool control device 1 according to the first embodiment. 17 and that, unlike the surface roughness calculation unit 13 of the first embodiment, the surface roughness calculation unit 13A also corrects the surface roughness, and the other configurations are the same as the first embodiment. be.
  • the actual surface roughness acquisition unit 17 acquires the actual surface roughness obtained by actually measuring the surface roughness of the workpiece machined surface obtained by actually performing the swing cutting process.
  • the acquired actual surface roughness is output to a correction value calculation unit 16, which will be described later.
  • the correction value calculation unit 16 calculates a correction value used for correction of surface roughness. Specifically, the correction value calculation unit 16 calculates the correction value based on the theoretical surface roughness calculated by the surface roughness calculation unit 13A and the actual surface roughness measured by the actual surface roughness acquisition unit 17. calculate. For example, the correction value calculation unit 16 calculates the difference based on the deviation magnification or difference between the actual surface roughness and the theoretical surface roughness obtained by actually performing the oscillating cutting process under the machining conditions and oscillating conditions used for calculation. Calculate the correction coefficient or correction amount. The calculated correction value is output to a surface roughness calculation section 13A, which will be described later.
  • the correction value calculation unit 16 calculates a correction value for each processing condition. Specifically, the correction value calculation unit 16 calculates the value for each machining condition including at least one of the material of the cutting tool's cutting edge, the shape of the cutting tool's cutting edge, the material of the workpiece, cutting speed, cutting depth, and cutting angle. , it is preferable to calculate a correction value.
  • the surface roughness calculation unit 13A calculates the surface roughness based on the processing conditions and swing conditions acquired by the condition acquisition unit 12 using the same calculation method as the surface roughness calculation unit 13 of the first embodiment. Furthermore, unlike the surface roughness calculation unit 13 of the first embodiment, the surface roughness calculation unit 13A corrects the calculated theoretical surface roughness using the correction value calculated by the correction value calculation unit 16.
  • FIGS. 9 to 12 are diagrams showing a first example of a surface roughness correction table.
  • FIG. 11 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which the calculated surface roughness is displayed.
  • FIG. 10 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which surface roughness corrected based on the surface roughness correction coefficient is displayed.
  • the operator selects, as machining conditions, the amount of transfer each time F (mm/rev), which is information about the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece, and the cutting edge, which is information about the shape of the cutting tool's cutting edge.
  • R (mm) and the rotation speed S (1/min) of the main shaft are input, as well as the oscillation frequency magnification I and oscillation amplitude magnification K, which are the oscillation conditions.
  • the theoretical surface roughness automatically calculated by the surface roughness calculating section 13A is displayed on the surface roughness confirmation screen as the surface roughness.
  • the maximum height Rz is displayed as the surface roughness (the same applies to FIG. 12).
  • the operator operates the control device 1A of the machine tool before and after the above input operation to actually execute the swing cutting process under the processing conditions and swing conditions used for calculating the theoretical surface roughness. Measure the surface roughness of the machined surface of the workpiece.
  • the operator operates the input means of the input unit 11 to open a surface roughness correction table as shown in FIG.
  • the surface roughness correction table includes the amount of transfer each time F, the R of the cutting edge, the rotation speed S of the spindle, the oscillation frequency multiplier I, and the oscillation that were entered on the surface roughness confirmation screen.
  • the calculated theoretical surface roughness is automatically displayed.
  • the theoretical maximum height Rz is displayed as the calculated theoretical surface roughness (the same applies to FIG. 10).
  • the operator operates the input means of the input section 11 to input the actual surface roughness obtained by actual measurement.
  • the actual maximum height Rz is displayed as the actual surface roughness (the same applies to FIG. 10).
  • the correction value calculation unit 16 automatically calculates a correction coefficient based on the deviation magnification between the theoretical surface roughness and the actual surface roughness, and the calculated correction coefficient is automatically displayed on the surface roughness correction table. Ru. Further, as shown in FIG. 12, the surface roughness display on the surface roughness confirmation screen is changed to a surface roughness value corrected using the correction coefficient.
  • the correction value calculation unit 16 automatically calculates the correction coefficient based on the arithmetic mean of the deviation magnification of the theoretical surface roughness and the actual surface roughness calculated for each combination.
  • other data analysis methods such as the geometric mean, harmonic mean, median, and mode may be used.
  • FIGS. 13 to 16 are diagrams showing a second example of a surface roughness correction table.
  • FIG. 15 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which the calculated surface roughness is displayed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which surface roughness corrected for each type of workpiece is displayed.
  • the operator selects, as machining conditions, the amount of transfer each time F (mm/rev), which is information about the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece, and the cutting edge, which is information about the shape of the cutting tool's cutting edge.
  • R (mm) and the type of workpiece (material) are input, as well as the oscillation frequency magnification I and oscillation amplitude magnification K, which are the oscillation conditions.
  • the theoretical surface roughness automatically calculated by the surface roughness calculation unit 13A corresponding to the selected workpiece type is displayed as the surface roughness on the surface roughness confirmation screen. be done.
  • the maximum height Rz is displayed as the surface roughness (the same applies to FIG. 16).
  • the operator operates the control device 1A of the machine tool before and after the above input operation to actually execute the swing cutting process under the processing conditions and swing conditions used for calculating the theoretical surface roughness. Measure the surface roughness of the machined surface of the workpiece.
  • the operator operates the input means of the input unit 11 to open a surface roughness correction table as shown in FIG.
  • the surface roughness correction table includes the amount of transfer each time F, the radius of the cutting edge, the type of workpiece, the oscillation frequency multiplier I, and the oscillation amplitude multiplication factor that were input on the surface roughness confirmation screen.
  • the calculated theoretical surface roughness is automatically displayed.
  • the theoretical maximum height Rz is displayed as the calculated theoretical surface roughness (the same applies to FIG. 14).
  • the operator operates the input means of the input section 11 to input the actual surface roughness obtained by actual measurement.
  • the actual maximum height Rz is displayed as the actual surface roughness (the same applies to FIG. 14).
  • the correction value calculation unit 16 automatically calculates a correction coefficient based on the deviation magnification between the theoretical surface roughness and the actual surface roughness, and the calculated correction coefficient is automatically displayed on the surface roughness correction table. Ru. Further, as shown in FIG. 16, the surface roughness display on the surface roughness confirmation screen is changed to a surface roughness value corrected using the correction coefficient.
  • the correction coefficient is calculated for each type of workpiece.
  • the correction coefficient is calculated for each type of workpiece, but in addition to the type of workpiece, the material of the cutting tool's cutting edge, the shape of the cutting tool's cutting edge, cutting speed, depth of cut, etc.
  • a correction value such as a correction coefficient may be calculated for each processing condition including at least one of the cutting angle and the cutting angle.
  • the correction value calculation unit 16 automatically calculates the correction coefficient based on the arithmetic average of the deviation magnification of the theoretical surface roughness and the actual surface roughness calculated in combination.
  • other data analysis methods such as the geometric mean, harmonic mean, median, and mode may be used.
  • the machine tool control device 1A further includes a correction value calculation unit 16 that calculates a correction value used for correction of surface roughness, and the correction value calculation unit 16 calculates the calculated surface roughness.
  • the configuration is such that the correction is performed using the corrected correction value. More specifically, an actual surface roughness acquisition unit 17 is further provided to acquire the actual surface roughness obtained by actually performing the machining, and correction is performed based on the calculated theoretical surface roughness and actual surface roughness. The configuration was configured to calculate the value. Thereby, more accurate surface roughness can be calculated.
  • the correction value calculation unit 16 is configured to calculate a correction value for each machining condition. More specifically, the correction value calculation unit 16 is configured for each machining condition including at least one of the material of the cutting tool edge, the shape of the cutting tool edge, the material of the workpiece, the cutting speed, the depth of cut, and the angle of cut. The configuration is such that the correction value is calculated based on the Thereby, more accurate surface roughness can be calculated.
  • FIG. 17 is a functional block diagram of a machine tool control device 1B according to the third embodiment.
  • the machine tool control device 1B according to the third embodiment has a correction value calculation section 16A and an actual swing amplitude acquisition section, compared to the machine tool control device 1 according to the first embodiment. 18 and that, unlike the surface roughness calculation unit 13 of the first embodiment, the surface roughness calculation unit 13B also corrects the surface roughness, and the other configurations are the same as the first embodiment. be.
  • the actual oscillation amplitude acquisition unit 18 acquires the oscillation amplitude of the actually measured cutting path obtained by actually performing oscillation cutting under the machining conditions and oscillation conditions used to calculate the theoretical surface roughness. Obtained as dynamic amplitude.
  • the actual value of the cutting path can be obtained by a position detector such as an encoder that is normally included in a servo motor.
  • the acquired actual swing amplitude is output to a correction value calculation unit 16A, which will be described later.
  • the correction value calculation unit 16A calculates a correction value used for correction of surface roughness. Specifically, the correction value calculation unit 16A calculates the attenuation rate of the actual rocking amplitude acquired by the actual rocking amplitude acquiring unit 18 with respect to the rocking amplitude acquired by the condition acquiring unit 12, that is, the command value of the rocking amplitude. Based on this, a correction value is calculated. For example, the attenuation rate itself is used as the correction value. The calculated correction value is output to a surface roughness calculation unit 13B, which will be described later.
  • the correction value calculation unit 16A calculates each machining condition, specifically, the material of the cutting tool edge, the shape of the cutting tool edge, the material of the workpiece, and the cutting speed. It is preferable to calculate the correction value for each processing condition including at least one of the following: , cutting thickness, and cutting angle.
  • the surface roughness calculation section 13B calculates the theoretical surface roughness based on the processing conditions and swing conditions acquired by the condition acquisition section 12 using the same calculation method as the surface roughness calculation section 13 of the first embodiment. .
  • the surface roughness calculation section 13B uses the same calculation method as the surface roughness calculation section 13 of the first embodiment to calculate the surface roughness by using the above-mentioned formula (1).
  • K the surface roughness is calculated by substituting a value obtained by multiplying the swing amplitude magnification K by the attenuation rate as a correction value into Equation (1). Thereby, it is possible to calculate the corrected surface roughness based on the attenuation rate.
  • FIG. 18 is a diagram showing the attenuation rate of the actually measured value of the oscillation amplitude with respect to the command value.
  • FIG. 19 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen in which the attenuation rate of the swing amplitude is input.
  • FIG. 20 is a diagram showing a surface roughness confirmation screen on which surface roughness corrected based on the attenuation rate of the swing amplitude is displayed.
  • the operator selects, as machining conditions, the amount of transfer each time F (mm/rev), which is information about the relative feed amount per revolution between the cutting tool and the workpiece, and the cutting edge, which is information about the shape of the cutting tool's cutting edge.
  • F mm/rev
  • the oscillation frequency magnification I and oscillation amplitude magnification K which are the oscillation conditions.
  • the theoretical surface roughness automatically calculated by the surface roughness calculating section 13B is displayed on the surface roughness confirmation screen as the surface roughness.
  • the maximum height Rz is displayed as the surface roughness (the same applies to FIG. 20).
  • the operator operates the control device 1A of the machine tool before and after the above input operation to actually execute the oscillating cutting process under the machining conditions and oscillating conditions used for calculating the theoretical surface roughness, and to adjust the cutting path. Obtain actual measurements.
  • the correction value calculation unit 16A calculates the attenuation rate of the actual measurement value with respect to the command value of the oscillation amplitude by comparing the command value and the actual measurement value of the cutting path, and calculates the attenuation rate of the actual measurement value with respect to the command value of the oscillation amplitude. itself as the correction value.
  • the surface roughness calculation unit 13B calculates the corrected surface roughness based on the attenuation rate, and as shown in FIG. 20, the amplitude attenuation rate is displayed on the surface roughness confirmation screen, and the surface roughness is The roughness display is changed to a surface roughness value corrected based on the attenuation rate.
  • the machine tool control device 1B further includes an actual oscillation amplitude acquisition unit 18 that acquires an actual oscillation amplitude obtained by actually performing oscillation cutting, and a correction value calculation unit 16A.
  • the correction value is calculated based on the attenuation rate of the actual swing amplitude acquired by the actual swing amplitude acquisition unit 18 with respect to the swing amplitude acquired by the condition acquisition unit 12. Thereby, more accurate surface roughness can be calculated.
  • the correction value calculation units 16 and 16A automatically calculate the correction value, but the present invention is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which an operator manually inputs and sets a correction value obtained by calculating or the like using an external computer.
  • the correction value may be calculated based on the attenuation rate.

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Abstract

面粗さを算出でき、算出された面粗さを確認しながら加工条件や揺動条件を容易に設定できる技術を提供する。切削工具とワークを相対的に揺動させながら加工する工作機械の制御装置１であって、加工条件及び揺動条件を取得する条件取得部１２と、条件取得部１２により取得された加工条件及び揺動条件に基づいて面粗さを算出する面粗さ算出部１３と、面粗さ算出部１３により算出された面粗さを出力する面粗さ出力部１４と、を備える、工作機械の制御装置１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、切削加工時に連続して発生する切り屑がワークや切削工具に絡まる等して加工不良や機械故障等の原因となるのを回避するべく、切削工具とワークを相対的に揺動させながらワークを切削加工する揺動切削が知られている。この揺動切削では、揺動周波数及び揺動振幅を調整することにより、切削工具の軌跡である工具経路を前回の工具経路に一部重なるように設定する。これにより、切削工具の刃先がワークの表面から離れるエアカットと呼ばれる空振りが発生することで切り屑が細断される。
　ところで、揺動切削を適用したときの加工済みワークの面粗さは、揺動切削を適用しないときと比べて悪化することが多い。これは、揺動切削を適用したときの切削工具の経路は、指定された揺動条件に従った揺動動作の軌跡となるためである。そこで、例えば切削工具の刃先の形状、主軸の回転速度及び送り速度から面粗さを算出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０２０－１１４６１４号公報
　しかしながら、面粗さの算出は加工条件や揺動条件に依存するため、面粗さを考慮しながら加工条件や揺動条件を設定するのは困難であった。従って、面粗さを算出でき、算出された面粗さを確認しながら加工条件や揺動条件を容易に設定できる技術が望まれる。
　本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、面粗さを算出でき、算出された面粗さを確認しながら加工条件や揺動条件を容易に設定できる技術を提供することを目的とする。
　本開示は、切削工具とワークを相対的に揺動させながら加工する工作機械の制御装置であって、加工条件及び揺動条件を取得する条件取得部と、前記条件取得部により取得された前記加工条件及び前記揺動条件に基づいて面粗さを算出する面粗さ算出部と、前記面粗さ算出部により算出された前記面粗さを出力する面粗さ出力部と、を備える、工作機械の制御装置である。
　本開示によれば、面粗さを算出でき、算出された面粗さを確認しながら加工条件や揺動条件を容易に設定できる技術を提供することができる。
揺動切削を説明するための図である。 第１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。 加工条件及び揺動条件が入力された面粗さ確認画面を示す図である。 切削パスを示す図である。 算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。 粗さ曲線を取得する位相を示す図である。 粗さ曲線を示す図である。 第２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。 面粗さの補正テーブルの第１の例を示す図である。 面粗さの補正テーブルの第１の例を示す図である。 算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。 面粗さの補正係数に基づいて補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。 面粗さの補正テーブルの第２の例を示す図である。 面粗さの補正テーブルの第２の例を示す図である。 算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。 ワークの種類ごとに補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。 第３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。 揺動振幅の指令値に対する実測値の減衰率を示す図である。 揺動振幅の減衰率が入力された面粗さ確認画面を示す図である。 揺動振幅の減衰率に基づいて補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
［第１実施形態］
　第１実施形態に係る工作機械の制御装置は、切削工具とワークを相対的に揺動させながらワークを切削加工する揺動切削を実行する。図１は、揺動切削を説明するための図である。図１に示される揺動切削の一例では、切削工具ＴとワークＷとを相対的に回転させる少なくとも一つの主軸Ｓと、切削工具ＴをワークＷに対して相対移動させる少なくとも一つの送り軸（不図示）と、を動作させて、切削工具ＴとワークＷとを相対的に回転させるとともに、切削工具ＴとワークＷとを相対的に送り方向に揺動させながら切削加工する。このとき、切削工具Ｔの軌跡である工具経路は、前回経路に対して今回経路が部分的に重なるように設定される。即ち、前回経路で加工済の部分が今回経路に部分的に含まれることで、切削工具Ｔの刃先がワークＷの表面から離れるエアカットと呼ばれる空振りが発生することにより、切屑が細断される。
　なお、本実施形態で実行される揺動切削では、ワークの形状は限定されない。即ち、ワークが加工面にテーパ部や円弧状部を有することで複数の送り軸（Ｚ軸及びＸ軸）が必要となる場合でも、ワークが円柱状や円筒状で送り軸が特定の１軸（Ｚ軸）で足りる場合であっても、適用可能である。
　図２は、第１実施形態に係る工作機械の制御装置１の機能ブロック図である。図２に示されるように、第１実施形態に係る工作機械の制御装置１は、入力部１１と、条件取得部１２と、面粗さ算出部１３と、面粗さ出力部１４と、面粗さ表示部１５と、を備える。工作機械の制御装置１は、例えば、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read　only　memory)やＲＡＭ（random　access　memory）等のメモリ、ＣＰＵ（control　processing　unit）、及び通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成される。上記各機能部の機能及び動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、及び該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成される。
　工作機械の制御装置１は、ＣＮＣ(Computer　Numerical　Controller)で構成されてよく、また、ＣＮＣやＰＬＣ（Programmable　Logic　Controller）等の上位コンピュータ（不図示）に接続されていてよい。上位コンピュータから、加工プログラムの他、回転速度及び送り速度等の加工条件や、揺動振幅及び揺動周波数等の揺動条件が、工作機械の制御装置１に入力される。
　入力部１１は、例えばキーボードやタッチパネル等の入力手段（不図示）に対するオペレータの入力操作に応じて、加工条件及び揺動条件に関する情報を入力する。入力部１１により入力された加工条件及び揺動条件に関する情報は、後述の条件取得部１２に出力される。
　条件取得部１２は、入力部１１で入力された加工条件及び揺動条件を取得する。条件取得部１２は、取得したこれらの加工条件及び揺動条件を、後述の面粗さ算出部１３に出力する。
　ここで、加工条件としては、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報と、切削工具の刃先の形状に関する情報が少なくとも含まれる他、例えば、主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）、切削工具の送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ワーク径（ｍｍ）、切削工具の逃げ角（°）等に関する情報が含まれる。なお、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報としては、毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）が挙げられ、切削工具の刃先の形状に関する情報としては、刃先のＲ（ｍｍ）が挙げられる。
　また、揺動条件としては、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの揺動数に関する情報と、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に対する揺動振幅に関する情報が含まれる。切削工具とワークの相対的な１回転あたりの揺動数に関する情報としては、主軸の１回転当たりの揺動周波数を示す揺動周波数倍率Ｉ（倍）が挙げられる。また、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に対する揺動振幅に関する情報としては、主軸の１回転当たりの送り量の大きさに対する揺動振幅の大きさを示す揺動振幅倍率Ｋ（倍）が挙げられる。揺動周波数倍率Ｉ（倍）は直接指定してもよいし、揺動周波数（Ｈｚ）を指定した上で揺動周波数（Ｈｚ）と主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）から算出してもよい。また揺動振幅倍率Ｋ（倍）も同様に直接指定してもよいし、揺動振幅（ｍｍ）を指定した上で揺動振幅（ｍｍ）と送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）と主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）から算出してもよい。
　面粗さ算出部１３は、条件取得部１２により取得された加工条件及び揺動条件に基づいて、面粗さを算出する。面粗さ算出部１３により算出される面粗さとしては、例えば、算術平均粗さ、山と谷の距離の最大値である最大高さ、表面の平均線からの高さの最大値である最大山高さ、表面の平均線からの高さの最小値の絶対値である最大谷深さ、隣り合う山と谷を一組とした輪郭曲線要素の高さの平均値である平均高さ、上記輪郭曲線要素の山の高さの最大値と谷の深さの最大値との和である最大断面高さ、及び、所定の切断レベル（高さ％又はμｍ）における上記輪郭曲線要素の負荷長さの評価基準長さに対する比率である負荷長さ率のうち、少なくとも一つが含まれる。これら面粗さの具体的な算出方法については、後段で詳述する。
　面粗さ出力部１４は、面粗さ算出部１３で算出された面粗さを外部に出力する。本実施形態では、面粗さ出力部１４は、算出された面粗さを後述の面粗さ表示部１５に出力する。
　面粗さ表示部１５は、面粗さ出力部１４により出力された面粗さを表示する。具体的には、面粗さ表示部１５は、面粗さ算出部１３で算出された面粗さを、後段で詳述するような面粗さ確認画面上に表示する。
　次に、面粗さ算出部１３による面粗さの算出方法について、図３～図５を参照して詳しく説明する。図３は、加工条件及び揺動条件が入力された面粗さ確認画面を示す図である。図４は、切削パスを示す図である。図５は、算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。
　図３に示されるように、先ず、オペレータが面粗さ表示部１５による面粗さ確認画面を用いて、入力部１１の入力手段を操作することにより加工条件及び揺動条件を入力する。例えば図３に示す例のように、オペレータは、加工条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報である毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）と、切削工具の刃先の形状に関する情報である刃先のＲ（ｍｍ）を入力するとともに、揺動条件である揺動周波数倍率Ｉ及び揺動振幅倍率Ｋを入力する。
　すると、入力された加工条件及び揺動条件が条件取得部１２により取得され、取得された上記加工条件及び揺動条件に基づいて、面粗さ算出部１３が自動的に面粗さを算出する。具体的には、面粗さ算出部１３は、下記数式（１）を用いて切削パスの送り方向の座標値Ｙ（ｍｍ）を算出し、切削パス間の距離が最大となる箇所を探索する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数式（１）中、Ｙは送り方向の座標値（ｍｍ）、ｆは主軸１回転あたりの送り量（ｍｍ／ｒｅｖ）、Ｓは主軸回転数（１／ｍｉｎ）、Ｉは揺動周波数倍率（倍）、Ｋは揺動振幅倍率（倍）、ｔは時間（ｓｅｃ）を表している。
　図４では、切削パス間の距離が最大となる箇所を示している。本実施形態では、この切削パス間の距離が最大となる箇所の各座標値Ｙを上記数式（１）により求め、求められた各座標値間の距離を、切削パス間の最大距離とする。そして、例えば面粗さとして山と谷の距離の最大値である最大高さＲｚを算出する場合には、刃先のＲ（ｍｍ）と、上述のようにして求めた切削パス間の最大距離を下記数式（２）に代入することにより、最大高さＲｚを算出可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、従来の技術では揺動切削後の面粗さを、例えば切削工具の刃先の形状、主軸の回転速度及び送り速度等の加工条件から算出している。これに対して本実施形態の面粗さ算出部１３では、上述の面粗さの算出方法から明らかであるように、揺動条件である揺動周波数倍率Ｉ及び揺動振幅倍率Ｋも計算条件に含めて面粗さを算出する。従って、本実施形態の面粗さ算出部１３によれば、従来と比べてより正確な面粗さを算出可能となっている。
　なお、上述のように面粗さ算出部１３により算出された面粗さは、図５に示されるように、面粗さ確認画面に自動的に表示される。図５では、面粗さとして最大高さが表示されている。これにより、オペレータは、従来よりも正確に算出された面粗さを確認しながら、加工条件及び揺動条件を設定することが可能であり、加工条件及び揺動条件の設定が容易となっている。
　また、例えば面粗さとして算術平均粗さＲａを算出する場合について、図６及び図７を参照して詳しく説明する。図６は、粗さ曲線を取得する位相を示す図である。図７は、粗さ曲線を示す図である。
　図６は、図４で示した切削パスを９０度回転させて示したものであり、上述した切削パス間の距離が最大となる箇所の位相を、ワーク加工面の粗さ曲線を取得する位相とした例である。この位相における切削パスの座標値に、刃先の半径Ｒの円弧を配置することで、図７に示される粗さ曲線が取得可能である。このようにして、切削工具の刃先Ｒを考慮したワーク加工面の粗さ曲線が取得可能であり、取得された図７の粗さ曲線におけるＺ値を下記数式（３）に代入することにより、算術平均粗さＲａが算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　第１実施形態に係る工作機械の制御装置１によれば、以下の効果が奏される。
　本実施形態に係る工作機械の制御装置１では、加工条件及び揺動条件を取得する条件取得部１２と、加工条件及び揺動条件に基づいて面粗さを算出する面粗さ算出部１３と、算出された面粗さを出力する面粗さ出力部１４と、を設けた。これにより、面粗さは加工条件や揺動条件に依存し、面粗さを考慮しながら加工条件や揺動条件を設定するのが従来困難であったところ、本実施形態によれば加工条件及び揺動条件に基づいて面粗さを算出でき、算出されて外部等に出力される面粗さを確認しながら加工条件や揺動条件を容易に設定することができる。
　また本実施形態に係る工作機械の制御装置１では、面粗さ出力部１４により出力された面粗さを表示する面粗さ表示部１５をさらに設けた。これにより、オペレータは、面粗さ表示部１５による表示画面等に表示される面粗さを確認しながら、加工条件及び揺動条件をより容易に設定することができる。
　また本実施形態に係る工作機械の制御装置１では、加工条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報と、切削工具の刃先の形状に関する情報を取得するとともに、揺動条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの揺動数に関する情報と、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に対する揺動振幅に関する情報を取得し、これら加工条件及び揺動条件に基づいて面粗さを算出する構成とした。これにより、面粗さは揺動条件に依存しているにも関わらず従来は揺動条件を考慮に入れていなかったところ、本実施形態によれば揺動条件も計算条件に含めて面粗さを算出することができ、より正確な面粗さを算出することができる。
［第２実施形態］
　図８は、第２実施形態に係る工作機械の制御装置１Ａの機能ブロック図である。図８に示されるように、第２実施形態に係る工作機械の制御装置１Ａは、第１実施形態に係る工作機械の制御装置１と比べて、補正値算出部１６及び実面粗さ取得部１７をさらに備える点と、第１実施形態の面粗さ算出部１３と異なり面粗さ算出部１３Ａが面粗さの補正も行う点において相違し、その他の構成は第１実施形態と共通である。
　実面粗さ取得部１７は、揺動切削加工を実際に実行することにより得られるワーク加工面の面粗さを実際に測定して得た実面粗さを取得する。取得した実面粗さは、後述の補正値算出部１６に出力される。
　補正値算出部１６は、面粗さの補正に用いられる補正値を算出する。具体的に補正値算出部１６は、面粗さ算出部１３Ａにより算出された理論面粗さと、実面粗さ取得部１７により取得された実測の実面粗さと、に基づいて、補正値を算出する。例えば、補正値算出部１６は、算出に用いた加工条件及び揺動条件で揺動切削加工を実際に実行して得られた実面粗さと理論面粗さとの乖離倍率や差分に基づいて、補正係数又は補正量を算出する。算出された補正値は、後述の面粗さ算出部１３Ａに出力される。
　また、補正値算出部１６は、加工条件ごとに補正値を算出することが好ましい。具体的に補正値算出部１６は、例えば、切削工具の刃先の材料、切削工具の刃先の形状、ワークの材料、切削速度、切込み厚さ及び切込み角のうち少なくともいずれかを含む加工条件ごとに、補正値を算出することが好ましい。
　面粗さ算出部１３Ａは、第１実施形態の面粗さ算出部１３と同様の算出方法により、条件取得部１２により取得された加工条件及び揺動条件に基づいて面粗さを算出する。また、面粗さ算出部１３Ａは、第１実施形態の面粗さ算出部１３とは異なり、算出した理論面粗さを、補正値算出部１６で算出された補正値を用いて補正する。
　次に、面粗さ算出部１３Ａによる面粗さの補正方法の第１の例について、図９～図１２を参照して詳しく説明する。図９及び図１０は、面粗さの補正テーブルの第１の例を示す図である。図１１は、算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。図１０は、面粗さの補正係数に基づいて補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。
　先ず、オペレータは、加工条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報である毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）と、切削工具の刃先の形状に関する情報である刃先のＲ（ｍｍ）と、主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）を入力するとともに、揺動条件である揺動周波数倍率Ｉ及び揺動振幅倍率Ｋを入力する。すると、図１１に示されるように、面粗さ算出部１３Ａが自動的に算出した理論面粗さが、面粗さとして面粗さ確認画面上に表示される。図１１では、面粗さとして最大高さＲｚが表示されている（図１２も同様）。また、オペレータは、上記入力操作の前後で工作機械の制御装置１Ａを操作して、理論面粗さの算出に用いる加工条件及び揺動条件で揺動切削加工を実際に実行して得られたワーク加工面の面粗さを実測する。
　次いで、オペレータは、算出された理論面粗さを補正するために、入力部１１の入力手段を操作して図９に示されるような面粗さ補正テーブルを開く。すると、図９に示されるように、面粗さ補正テーブルには、面粗さ確認画面で入力した毎回転送り量Ｆ、刃先のＲ、主軸の回転数Ｓ、揺動周波数倍率Ｉ、揺動振幅倍率Ｋに加えて、算出された理論面粗さが自動的に表示される。図９では、算出された理論面粗さとして、理論最大高さＲｚが表示されている（図１０も同様）。
　そこで、オペレータが入力部１１の入力手段を操作して、実測して得た実面粗さを入力する。図９では、実面粗さとして実最大高さＲｚが表示されている（図１０も同様）。すると、例えば理論面粗さと実面粗さの乖離倍率に基づいて、補正値算出部１６が補正係数を自動的に算出し、算出された補正係数は面粗さ補正テーブルに自動的に表示される。また図１２に示されるように、面粗さ確認画面上の面粗さの表示は、補正係数を用いて補正された面粗さの値に変更される。
　なお、図９及び図１０に示されるように、入力する加工条件及び揺動条件の組み合わせが複数あり、各条件の組み合わせに応じて理論面粗さ及び実面粗さの組み合わせが複数ある場合には、各組み合わせで算出される理論面粗さと実面粗さの乖離倍率の相加平均に基づいて、補正値算出部１６が補正係数を自動的に算出することが好ましい。乖離倍率から補正係数を導出するとき、相乗平均、調和平均、中央値、最頻値といったほかのデータ分析手法をとってもよい。
　次に、面粗さ算出部１３Ａによる面粗さの補正方法の第２の例について、図１３～図１６を参照して詳しく説明する。図１３及び図１４は、面粗さの補正テーブルの第２の例を示す図である。図１５は、算出された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。図１６は、ワークの種類ごとに補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。
　先ず、オペレータは、加工条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報である毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）と、切削工具の刃先の形状に関する情報である刃先のＲ（ｍｍ）と、ワークの種類（材料）を入力するとともに、揺動条件である揺動周波数倍率Ｉ及び揺動振幅倍率Ｋを入力する。すると図１５に示されるように、選択されたワークの種類に対応して、面粗さ算出部１３Ａが自動的に算出した理論面粗さが、面粗さとして面粗さ確認画面上に表示される。図１５では、面粗さとして最大高さＲｚが表示されている（図１６も同様）。また、オペレータは、上記入力操作の前後で工作機械の制御装置１Ａを操作して、理論面粗さの算出に用いる加工条件及び揺動条件で揺動切削加工を実際に実行して得られたワーク加工面の面粗さを実測する。
　次いで、オペレータは、算出された理論面粗さを補正するために、入力部１１の入力手段を操作して図１３に示されるような面粗さ補正テーブルを開く。すると、図１３に示されるように、面粗さ補正テーブルには、面粗さ確認画面で入力した毎回転送り量Ｆ、刃先のＲ、ワークの種類、揺動周波数倍率Ｉ、揺動振幅倍率Ｋに加えて、算出された理論面粗さが自動的に表示される。図１３では、算出された理論面粗さとして、理論最大高さＲｚが表示されている（図１４も同様）。
　そこで、オペレータが入力部１１の入力手段を操作して、実測して得た実面粗さを入力する。図１３では、実面粗さとして実最大高さＲｚが表示されている（図１４も同様）。すると、例えば理論面粗さと実面粗さの乖離倍率に基づいて、補正値算出部１６が補正係数を自動的に算出し、算出された補正係数は面粗さ補正テーブルに自動的に表示される。また図１６に示されるように、面粗さ確認画面上の面粗さの表示は、補正係数を用いて補正された面粗さの値に変更される。
　なお、図１３及び図１４に示されるように、補正係数はワークの種類ごとに算出される。この第２の例では、ワークの種類ごとに補正係数を算出する例を挙げたが、ワークの種類だけでなく、切削工具の刃先の材料、切削工具の刃先の形状、切削速度、切込み厚さ及び切込み角のうち少なくともいずれかを含む加工条件ごとに補正係数等の補正値を算出してもよい。また、第１の例と同様に、入力する加工条件及び揺動条件の組み合わせが複数あり、各条件の組み合わせに応じて理論面粗さ及び実面粗さの組み合わせが複数ある場合には、各組み合わせで算出される理論面粗さと実面粗さの乖離倍率の相加平均に基づいて、補正値算出部１６が補正係数を自動的に算出することが好ましい。乖離倍率から補正係数を導出するとき、相乗平均、調和平均、中央値、最頻値といったほかのデータ分析手法をとってもよい。
　第２実施形態に係る工作機械の制御装置１Ａによれば、以下の効果が奏される。
　第２実施形態に係る工作機械の制御装置１Ａでは、面粗さの補正に用いられる補正値を算出する補正値算出部１６をさらに設け、算出した面粗さを補正値算出部１６で算出された補正値を用いて補正する構成とした。より具体的には、加工を実際に実行することにより得られる実面粗さを取得する実面粗さ取得部１７をさらに設け、算出された理論面粗さと実面粗さとに基づいて、補正値を算出する構成とした。これにより、より正確な面粗さを算出することができる。
　また第２実施形態に係る工作機械の制御装置１Ａでは、補正値算出部１６を、加工条件ごとに補正値を算出する構成とした。より具体的には、補正値算出部１６を、切削工具の刃先の材料、切削工具の刃先の形状、ワークの材料、切削速度、切込み厚さ及び切込み角のうち少なくともいずれかを含む加工条件ごとに補正値を算出する構成とした。これにより、さらに正確な面粗さを算出することができる。
［第３実施形態］
　図１７は、第３実施形態に係る工作機械の制御装置１Ｂの機能ブロック図である。図１５に示されるように、第３実施形態に係る工作機械の制御装置１Ｂは、第１実施形態に係る工作機械の制御装置１と比べて、補正値算出部１６Ａ及び実揺動振幅取得部１８をさらに備える点と、第１実施形態の面粗さ算出部１３と異なり面粗さ算出部１３Ｂが面粗さの補正も行う点において相違し、その他の構成は第１実施形態と共通である。
　実揺動振幅取得部１８は、理論面粗さの算出に用いた加工条件及び揺動条件で揺動切削加工を実際に実行することにより得られる実測の切削パスの揺動振幅を、実揺動振幅として取得する。切削パスの実測値は、サーボモータが通常備えるエンコーダ等の位置検出器により取得可能である。取得した実揺動振幅は、後述の補正値算出部１６Ａに出力される。
　補正値算出部１６Ａは、面粗さの補正に用いられる補正値を算出する。具体的に補正値算出部１６Ａは、条件取得部１２により取得された揺動振幅、即ち揺動振幅の指令値に対する、実揺動振幅取得部１８により取得された実揺動振幅の減衰率に基づいて、補正値を算出する。例えば、減衰率自体を補正値とする。算出された補正値は、後述の面粗さ算出部１３Ｂに出力される。
　また補正値算出部１６Ａは、第２実施形態の補正値算出部１６と同様に、加工条件ごと、具体的には切削工具の刃先の材料、切削工具の刃先の形状、ワークの材料、切削速度、切込み厚さ及び切込み角のうち少なくともいずれかを含む加工条件ごとに、補正値を算出することが好ましい。
　面粗さ算出部１３Ｂは、第１実施形態の面粗さ算出部１３と同様の算出方法により、条件取得部１２により取得された加工条件及び揺動条件に基づいて理論面粗さを算出する。また、面粗さ算出部１３Ｂは、第１実施形態の面粗さ算出部１３と同様の算出方法で、上述の数式（１）を用いて面粗さを算出する際に、揺動振幅倍率Ｋの代わりに、揺動振幅倍率Ｋに補正値としての減衰率を乗じた値を数式（１）に代入することにより、面粗さを算出する。これにより、減衰率に基づいて補正された面粗さの算出が可能である。
　次に、面粗さ算出部１３Ｂによる面粗さの補正方法について、図１８～図２０を参照して詳しく説明する。図１８は、揺動振幅の指令値に対する実測値の減衰率を示す図である。図１９は、揺動振幅の減衰率が入力された面粗さ確認画面を示す図である。図２０は、揺動振幅の減衰率に基づいて補正された面粗さが表示された面粗さ確認画面を示す図である。
　先ず、オペレータは、加工条件として、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報である毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）と、切削工具の刃先の形状に関する情報である刃先のＲ（ｍｍ）を入力するとともに、揺動条件である揺動周波数倍率Ｉ及び揺動振幅倍率Ｋを入力する。すると、図１９に示されるように、面粗さ算出部１３Ｂが自動的に算出した理論面粗さが、面粗さとして面粗さ確認画面上に表示される。図１９では、面粗さとして最大高さＲｚが表示されている（図２０も同様）。また、オペレータは、上記入力操作の前後で工作機械の制御装置１Ａを操作して、理論面粗さの算出に用いる加工条件及び揺動条件で揺動切削加工を実際に実行し、切削パスの実測値を取得する。
　次いで補正値算出部１６Ａは、図１８に示されるように、切削パスの指令値と実測値との比較により、揺動振幅の指令値に対する実測値の減衰率を算出し、算出された減衰率自体を補正値とする。すると、面粗さ算出部１３Ｂにより減衰率に基づいて補正された面粗さが算出され、図２０に示されるように、面粗さ確認画面上に振幅の減衰率が表示されるとともに、面粗さの表示が減衰率に基づいて補正された面粗さの値に変更される。
　第３実施形態に係る工作機械の制御装置１Ｂによれば、以下の効果が奏される。
　第３実施形態に係る工作機械の制御装置１Ｂでは、揺動切削加工を実際に実行することにより得られる実揺動振幅を取得する実揺動振幅取得部１８をさらに設け、補正値算出部１６Ａを、条件取得部１２により取得された揺動振幅に対する、実揺動振幅取得部１８により取得された実揺動振幅の減衰率に基づいて補正値を算出する構成とした。これにより、より正確な面粗さを算出することができる。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良は本開示に含まれる。
　例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、補正値算出部１６，１６Ａにより補正値を自動的に算出する構成としたが、これに限定されない。外部コンピュータで算出する等して取得した補正値を、オペレータが手動で入力して設定する構成としてもよい。
　例えば、上記第３実施形態では、機械の周波数応答の結果から実揺動振幅の減衰率が分かれば、その減衰率に基づいて補正値を算出してもよい。
　１，１Ａ，１Ｂ　工作機械の制御装置
　１１　入力部
　１２　条件取得部
　１３，１３Ａ，１３Ｂ　面粗さ算出部
　１４　面粗さ出力部
　１５　面粗さ表示部
　１６，１６Ａ　補正値算出部
　１７　実面粗さ取得部
　１８　実揺動振幅取得部

Claims (10)

  1. 　切削工具とワークを相対的に揺動させながら加工する工作機械の制御装置であって、
    　加工条件及び揺動条件を取得する条件取得部と、
    　前記条件取得部により取得された前記加工条件及び前記揺動条件に基づいて面粗さを算出する面粗さ算出部と、
    　前記面粗さ算出部により算出された前記面粗さを出力する面粗さ出力部と、を備える、工作機械の制御装置。
  2. 　前記面粗さ出力部により出力された前記面粗さを表示する面粗さ表示部をさらに備える、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
  3. 　前記条件取得部は、
    　前記加工条件として、前記切削工具と前記ワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報と、前記切削工具の刃先の形状に関する情報を取得するとともに、
    　前記揺動条件として、前記切削工具と前記ワークの相対的な１回転あたりの揺動数に関する情報と、前記切削工具と前記ワークの相対的な１回転あたりの送り量に対する揺動振幅に関する情報を取得する、請求項１又は２に記載の工作機械の制御装置。
  4. 　前記面粗さには、算術平均粗さ、最大高さ、最大山高さ、最大谷深さ、平均高さ、最大断面高さ及び負荷長さ率のうち少なくとも一つが含まれる、請求項１から３いずれかに記載の工作機械の制御装置。
  5. 　前記面粗さの補正に用いられる補正値を算出する補正値算出部をさらに備え、
    　前記面粗さ算出部は、前記条件取得部により取得された前記加工条件及び前記揺動条件に基づいて算出した前記面粗さを、前記補正値算出部で算出された前記補正値を用いて補正する、請求項１から４いずれかに記載の工作機械の制御装置。
  6. 　前記加工を実際に実行することにより得られる実面粗さを取得する実面粗さ取得部をさらに備え、
    　前記補正値算出部は、前記面粗さ算出部により算出された前記面粗さと、前記実面粗さ取得部により取得された前記実面粗さと、に基づいて、前記補正値を算出する、請求項５に記載の工作機械の制御装置。
  7. 　前記補正値算出部は、揺動振幅に対する実揺動振幅の減衰率に基づいて、前記補正値を算出する、請求項５に記載の工作機械の制御装置。
  8. 　前記加工を実際に実行することにより得られる実揺動振幅を取得する実揺動振幅取得部をさらに備え、
    　前記条件取得部は、揺動振幅を取得し、
    　前記揺動振幅に対する実揺動振幅の減衰率は、前記条件取得部により取得された前記揺動振幅と、前記実揺動振幅取得部により取得された前記実揺動振幅に基づいて算出する、請求項７に記載の工作機械の制御装置。
  9. 　前記補正値算出部は、前記加工条件ごとに前記補正値を算出する、請求項５から８いずれかに記載の工作機械の制御装置。
  10. 　前記補正値算出部は、前記切削工具の刃先の材料、前記切削工具の刃先の形状、前記ワークの材料、切削速度、切込み厚さ及び切込み角のうち少なくともいずれかを含む前記加工条件ごとに前記補正値を算出する、請求項９に記載の工作機械の制御装置。
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