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WO2016056526A1 - 工作機械及びこの工作機械の制御装置 - Google Patents

工作機械及びこの工作機械の制御装置 Download PDF

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Publication number
WO2016056526A1
WO2016056526A1 PCT/JP2015/078262 JP2015078262W WO2016056526A1 WO 2016056526 A1 WO2016056526 A1 WO 2016056526A1 JP 2015078262 W JP2015078262 W JP 2015078262W WO 2016056526 A1 WO2016056526 A1 WO 2016056526A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting
workpiece
tool
vibration
axis direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/078262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一彦 三宮
尊一 中谷
Original Assignee
シチズンホールディングス株式会社
シチズンマシナリー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シチズンホールディングス株式会社, シチズンマシナリー株式会社 filed Critical シチズンホールディングス株式会社
Priority to EP20167352.2A priority Critical patent/EP3698904A1/en
Priority to CN201580054654.5A priority patent/CN106794521B/zh
Priority to KR1020207007799A priority patent/KR102304064B1/ko
Priority to KR1020177010843A priority patent/KR102183277B1/ko
Priority to US15/517,101 priority patent/US10589367B2/en
Priority to ES15848714T priority patent/ES2906576T3/es
Priority to EP15848714.0A priority patent/EP3205430B1/en
Priority to JP2016553103A priority patent/JP6709163B2/ja
Publication of WO2016056526A1 publication Critical patent/WO2016056526A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37435—Vibration of machine

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool for threading a workpiece and a control device for the machine tool.
  • a workpiece holding means for holding a workpiece
  • a tool post for holding a cutting blade as a cutting tool for cutting the workpiece
  • Feed means for feeding the cutting tool in a predetermined machining feed direction
  • an actuator as vibration means for relatively reciprocatingly vibrating the work holding means and the tool post in the radial direction of the work, the work and the work
  • a cutting apparatus that includes a main shaft as a rotating means for relatively rotating a cutting tool, and performs a cutting process by reciprocally oscillating the cutting blade while feeding the main shaft and the cutting blade in a workpiece radial direction ( For example, see Patent Document 1).
  • the above-described conventional cutting apparatus is only required to have a relationship in which the phase of the vibration waveform of the cutting blade in one rotation of the workpiece and the phase of the vibration waveform of the cutting blade in the next rotation are reversed.
  • Application to thread cutting in which a thread portion is formed in a workpiece by performing a spiral cutting process over a number of times is not considered.
  • an object of the present invention is to provide a machine tool capable of performing threading processing while cutting chips, and control of the machine tool. Is to provide a device.
  • the invention according to claim 1 is a workpiece holding means for holding a work, a tool post for holding a cutting tool for cutting the work, and a relative movement of the work holding means and the tool rest with respect to the work.
  • a feeding means for feeding the cutting tool in a predetermined machining feeding direction; a vibrating means for relatively reciprocally vibrating the work holding means and the tool rest in the radial direction of the work; and a relative movement of the work and the cutting tool.
  • a rotation means for rotating the workpiece and the workpiece and the cutting tool relative to each other along the machining feed direction while relatively rotating the workpiece and the cutting tool, and a plurality of them along the same cutting path forming a predetermined spiral shape.
  • the workpiece and the cutting tool are reciprocally oscillated, and the vibration pattern at the time of each incision process involving the reciprocal vibration is a part of the machined part at the time of the predetermined incision process, and a part that has already been cut by another incision process is partially.
  • the vibration setting means is configured to change the phase of the vibration with respect to the rotation of the workpiece.
  • the invention according to claim 3 further includes the above-described problem by the fact that the vibration setting means is configured to change the frequency of the vibration. It is a solution.
  • the vibration setting means may change the amplitude of the reciprocating vibration in each cutting process.
  • the invention according to claim 5 includes a workpiece holding means for holding a workpiece, a tool rest for holding a cutting tool for cutting the workpiece, and a relative movement between the workpiece holding means and the tool rest relative to the workpiece.
  • a feeding means for feeding the cutting tool in a predetermined machining feeding direction; a vibrating means for relatively reciprocally vibrating the work holding means and the tool rest in the radial direction of the work; and a relative movement of the work and the cutting tool.
  • a machine tool having a rotating means for rotating the same, and relatively moving the workpiece and the cutting tool along the processing feed direction while relatively rotating the workpiece and the cutting tool, and forming the same spiral shape.
  • a machine tool control device that performs threading to form a threaded portion on the workpiece by performing incision processing a plurality of times along a cutting path, and includes the reciprocating vibration.
  • the pattern of vibration at the time of cutting is set so that the portion that has been cut by other cutting processing is partially included in the cutting processing portion at the time of predetermined cutting processing, at the time of predetermined multiple cutting processing,
  • the above-described problem is solved by adopting a configuration in which the workpiece and the cutting tool are reciprocally vibrated by the vibration means.
  • the cutting part at the time of a predetermined cutting process is cut by another cutting process. Since the part that has already been included is parted, chips generated during cutting are cut off, so when threading a workpiece, it is possible to avoid long-connected chips from being wound around the workpiece or cutting tool. It is possible to avoid damaging the work surface of the workpiece.
  • the phase of vibration during the previous cutting process and the phase of vibration during the current cutting process are Since the part that has been changed so as to be different and the part that has been cut by the previous cutting process is partially included in the cutting part at the time of the current cutting process, chips generated during cutting can be easily divided.
  • the vibration frequency at the previous cutting process and the vibration frequency at the current cutting process are Since the part that has been changed so as to be different and the part that has been cut by the previous cutting process is partially included in the cutting part at the time of the current cutting process, chips generated during cutting can be easily divided.
  • the cutting tool vibrates in accordance with the cutting amount at the time of each cutting process. Since the amplitude of is set to an appropriate amplitude amount, the cutting part at the time of the current cutting process partially includes the part that has been cut by the previous cutting process, so that chips generated during cutting can be easily divided. Can do.
  • the machine tool control device of the invention of claim 5 can obtain the same effect as the effect of the invention of claim 1.
  • deployment schematic diagram which shows the position of the cutting tool with respect to the workpiece
  • the present invention relates to a workpiece holding means for holding a workpiece, a tool post for holding a cutting tool for cutting the workpiece, and a cutting tool in a predetermined processing feed direction with respect to the workpiece by relative movement of the workpiece holding means and the tool rest.
  • a feed means for feeding the workpiece a vibrating means for relatively reciprocally vibrating the work holding means and the tool post in the radial direction of the work, and a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool. Threaded parts are formed on the workpiece by performing multiple feeds along the same cutting path that forms a predetermined spiral while relatively moving the tool along the feed direction while relatively rotating the tool.
  • a machine tool for performing thread cutting and a control device for the machine tool wherein the vibration means reciprocally vibrates the workpiece and the cutting tool during a predetermined plurality of times of cutting.
  • the vibration setting means is provided to set the vibration pattern at the time of each cutting with vibration so that the cutting part at the predetermined cutting process partially includes the part already cut by the other cutting process. Therefore, when cutting chips generated during cutting and threading the workpiece, it is possible to avoid long-connected chips from being wound around the workpiece or cutting tool, or damaging the workpiece surface of the workpiece. As long as it is a thing, the concrete embodiment may be what kind of thing.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a machine tool 100 including a control device C according to the first embodiment of the present invention.
  • the machine tool 100 includes a main shaft 110 and a cutting tool table 130A.
  • a chuck 120 is provided at the tip of the main shaft 110.
  • the workpiece W is held on the spindle 110 via the chuck 120, and the spindle 110 is configured as a workpiece holding means for holding the workpiece.
  • the main shaft 110 is supported by the main shaft 110A so as to be rotationally driven by the power of a main shaft motor (not shown).
  • a main spindle motor a conventionally known built-in motor formed between the main spindle 110A and the main spindle 110 in the main spindle 110A can be considered.
  • the headstock 110A is mounted on the bed side of the machine tool 100 so as to be movable in the Z-axis direction, which is the axial direction of the main shaft 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 stock 110A.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 constitutes a main shaft moving mechanism that moves the main shaft 110 in the Z-axis direction.
  • the Z-axis direction feed mechanism 160 includes a base 161 integrated with a 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. Yes.
  • a Z-axis direction feed table 163 is slidably supported on the Z-axis direction guide rail 162 via a Z-axis direction guide 164.
  • a mover 165a of the linear servo motor 165 is provided on the Z-axis direction feed table 163 side, and a stator 165b of the linear servo motor 165 is provided on the base 161 side.
  • the headstock 110 ⁇ / b> A is mounted on the Z-axis direction feed table 163, and the Z-axis direction feed table 163 is driven to move in the Z-axis direction by driving the linear servo motor 165. As the Z-axis direction feed table 163 moves, the headstock 110A moves in the Z-axis direction, and the spindle 110 moves in the Z-axis direction.
  • a cutting tool 130 such as a cutting tool for turning the workpiece 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 moved to the bed side of the machine tool 100 by an X-axis direction feed mechanism 150 and a Y-axis direction feed mechanism (not shown), an X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction, and 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 in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the main shaft 110.
  • the X-axis direction feed mechanism 150 includes a base 151 that is integral with the fixed side of the X-axis direction feed mechanism 150, and an X-axis direction guide rail 152 that is provided on the base 151 and extends in the X-axis direction.
  • An X-axis direction feed table 153 is slidably supported on the X-axis direction guide rail 152 via an X-axis direction guide 154.
  • a mover 155a of the linear servo motor 155 is provided on the X-axis direction feed table 153 side, and a stator 155b of the linear servo motor 155 is provided on the base 151 side.
  • the X-axis direction feed table 153 is driven to move in the X-axis direction.
  • the Y-axis direction feed mechanism is a structure in which the X-axis direction feed mechanism 150 is arranged in the Y-axis direction and has the same structure as the X-axis direction feed mechanism 150. Therefore, illustration and detailed description of the structure are omitted. To do.
  • an X-axis direction feed mechanism 150 is mounted on the bed side via a Y-axis direction feed mechanism (not shown), and a cutting tool table 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. To move 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 the cutting tool base 130A may be mounted on the Y-axis direction feed mechanism side. Since the structure in which the cutting tool base 130A is moved 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 turret moving mechanism (X-axis direction feeding mechanism 150 and Y-axis direction feeding mechanism) and the main shaft moving mechanism (Z-axis direction feeding mechanism 160) cooperate to provide an X-axis direction feeding mechanism 150 and a Y-axis direction feeding mechanism.
  • the cutting tool table 130A is mounted on the cutting tool table 130A by the movement of the cutting tool table 130A in the X-axis direction and the Y-axis direction due to the movement of the main shaft table 110A (main shaft 110) in the Z-axis direction by the Z-axis direction feed mechanism 160.
  • the cutting tool 130 is fed relative to the workpiece W in an arbitrary machining feed direction.
  • the cutting tool 130 is moved with respect to the workpiece W by feeding means composed of 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 workpiece W by a cutting tool 130 by performing reciprocal oscillation in the radial direction of W and performing a threading process in a spiral manner over a plurality of times. It is cut.
  • 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 vibration means are constituted by a tool post moving mechanism that moves the cutting tool base 130A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and is fixedly positioned and rotationally driven.
  • the cutting tool 130 can be reciprocated and oscillated with respect to the workpiece 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 moving mechanism may be configured to move the spindle base 110A in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction.
  • the feeding means and the vibration means are constituted by a spindle stock moving mechanism for moving the spindle stock 110A in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and the cutting tool table 130A is fixedly positioned.
  • 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 servo motor.
  • a linear servo motor conventionally known ball screws and servos are used. It can also be driven by a motor.
  • the rotating means for relatively rotating the workpiece W and the cutting tool 130 is constituted by the main shaft motor such as the built-in motor, and the relative rotation between the work W and the cutting tool 130 is performed by the main shaft 110. This is done by rotational drive.
  • the workpiece W is rotated with respect to the cutting tool 130.
  • the cutting tool 130 may be rotated with respect to the workpiece W.
  • the rotation of the main shaft 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 a control unit C1 included in the control device C.
  • the control unit C1 is set in advance so as to control the head stock 110A or the cutting tool base 130A to move in the respective directions while reciprocatingly oscillating along the corresponding moving directions using the respective feeding mechanisms as vibration means. ing.
  • each feed mechanism is controlled by the control unit C ⁇ b> 1 to perform threading by performing a spiral cutting process for seven times as an example.
  • the number of times of cutting is the number of times of cutting as to how many times of cutting are performed to achieve thread cutting.
  • the vibration of the cutting tool 130 is expressed in a straight line for easy understanding.
  • the control unit C1 functions as a control unit that causes the trajectory of the cutting tool at the backward movement in the continuous n + 1-th cutting process (n is an integer of 1 or more) to the position of the trajectory of the cutting tool in the n-th cutting process. To do.
  • the control unit C1 changes the vibration pattern such as the phase of vibration at the time of cutting in the continuous n-th and n + 1-th cutting processes, so that the n-th cutting is performed at the cutting process portion at the n + 1-th cutting process. It also functions as a vibration setting means for setting a vibration pattern at the time of each cutting process involving reciprocating vibration so that a part that has been cut by machining is partially included.
  • the vibration frequency by the vibration means is fixed, and the cutting tool 130 vibrates at a rate of twice in the X-axis direction as an example with respect to one rotation of the workpiece.
  • the cutting tool 130 in the first cutting process, is reciprocated so that the cutting process starts from the start of the reciprocation of the reciprocating vibration, and the tip of the cutting tool 130 is moved to the workpiece during the reciprocation of the reciprocating vibration of the cutting tool 130.
  • the outer peripheral surface of W is reached. Chips are divided at the portion where the tip of the cutting tool 130 reaches the outer peripheral surface of the workpiece W.
  • control unit C1 changes the phase at the time of the second cutting process with respect to the phase at the time of the first cutting process, and at the time of the backward movement in the second cutting process.
  • the trajectory of the tool 130 is controlled to reach the position of the trajectory of the cutting tool 130 in the first cutting process.
  • the phase of the reciprocating vibration in the second cutting (n + 1: n is an integer of 1 or more) is opposite to the phase of the reciprocating vibration in the first (n-th) cutting.
  • the reciprocating vibration is set so that the cutting process starts from the start of the reciprocating vibration, and the trajectory of the cutting tool 130 during the second cutting process is determined as the reciprocal vibration in the first cutting process.
  • the position of the locus of the cutting tool 130 when switching from moving to returning is reached.
  • the chips are divided. In other words, under the control of the control unit C1, the cutting part at the time of backward movement in the second cutting process comes into contact with the cutting part at the time of forward movement in the first cutting process.
  • the cutting part at the time of forward movement in the first cutting process and the cutting part at the time of backward movement in the second cutting process are in contact with each other, so that the cutting tool 130 at the time of forward movement in the first cutting process
  • the cutting portion at the time of backward movement in the second cutting is partially included as a “point” in theory, and the cutting tool 130 does not perform any cutting on the workpiece W in this portion.
  • the chip generated from the workpiece W at the time of the cutting process is caused by the idle movement (the cutting part at the time of the forward movement at the first cutting process and the second cutting process). It is divided sequentially by the point where it comes into contact with the cutting part at the time of backward movement.
  • the third to sixth incisions are executed in the same relationship as the relationship between the first incision and the second incision.
  • the amplitude of the reciprocating vibration matches the cutting amount at the time of the cutting process, so that the cutting parts at the time of two consecutive cutting processes are in contact with each other. Since the amount of cut in the cutting process is reduced in one thread cutting process, the amplitude of the reciprocating vibration is controlled to be smaller every time the number of cutting processes is repeated. Thereby, the unevenness
  • FIG. 4 shows a conceptual diagram in which the locus of the cutting tool 130 in one thread groove in FIG. 3 is observed from the Z-axis direction of the workpiece W.
  • the cutting condition in FIG. 3 is that the frequency of the cutting tool 130 per rotation of the main shaft is two times. Therefore, when the workpiece W is observed from the Z-axis direction, an elliptical shape is formed. There are two idling operations for the length (one rotation of the workpiece). Then, as the incision process is continuously performed twice and three times, the area remaining in the major axis direction which has been in the elliptical shape in the previous incision process is advanced while the amplitude is reduced in the next incision process. As a result, the formation of the thread groove proceeds and the flatness of the processed surface increases.
  • the user sets the number of rotations of the main shaft 110, the frequency of the cutting tool 130 per one rotation of the main shaft, and the like in the control unit C1 through the numerical value setting unit C2. It is configured.
  • the setting of the number of rotations, the number of vibrations and the like to the control unit C1 can be input as parameters to the control unit C1, and for example, the number of rotations, the number of vibrations, the amplitude, the number of cuttings, etc.
  • the frequency can be set as an argument in the program block (one line of the program).
  • the locus of the cutting tool 130 during the backward movement in the (n + 1) -th cutting process reaches the position of the locus of the cutting tool 130 when switched during the backward movement from the forward movement in the n-th cutting process. Then, the cutting part at the time of backward movement in the n + 1-th cutting process and the cutting part at the time of forward movement in the n-th cutting process are theoretically in contact with each other at the “point”.
  • the trajectory of the cutting tool 130 at the time of backward movement in the (n + 1) th cutting process may exceed the position of the trajectory of the cutting tool 130 at the time of switching from the forward movement to the backward movement in the nth cutting process.
  • control unit C1 controls the cutting part at the time of backward movement in the n + 1-th cutting process and the cutting part at the time of forward movement in the n-th cutting process so as to overlap with each other including the contact state. May be performed.
  • the cutting part at the time of the (n + 1) th cutting process partially includes a part that has been cut by the nth cutting process.
  • the amplitude can be set, for example, by the ratio (amplitude cutting ratio) to the cutting depth of the actual cutting tool with respect to the workpiece.
  • the amplitude and the cutting depth are set to be the same, but the amplitude is larger than the cutting depth. It may be set. For example, by setting the amplitude cutting ratio to be larger than 1, the amplitude is set to be larger than the cutting amount, and the locus of the cutting tool 130 during the backward movement in the (n + 1) th cutting is restored from the forward movement in the nth cutting. The trajectory position of the cutting tool 130 when switched during movement can be exceeded.
  • the amplitude of the reciprocating vibration becomes smaller as the number of cutting processes is repeated, and the cutting tool 130 at the time of return movement in the n + 1th cutting process is obtained.
  • the amount of the trajectory exceeding the position of the trajectory of the cutting tool 130 when the trajectory is switched from the forward movement to the backward movement in the n-th cutting process is sequentially reduced. Therefore, an amount exceeding the trajectory position of the cutting tool 130 at the time of backward movement in the n + 1-th cutting process exceeds the position of the trajectory of the cutting tool 130 at the time of switching from the forward movement to the backward movement in the n-th cutting process. Also, it can be set as an amplitude guaranteed value.
  • the cutting tool 130 when the trajectory of the cutting tool 130 in the backward movement is smaller than the amplitude guaranteed value is switched during the backward movement from the forward movement in the n-th cutting process.
  • the amplitude can be a value obtained by adding the guaranteed amplitude value to the cut amount.
  • the amplitude cutting 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 vibration frequency of the main shaft 110, or can be set or described in a machining program, for example. It can be set as an argument in one line of the program).
  • the cutting tool 130 is reciprocally oscillated relative to the workpiece W in a direction crossing the machining feed direction, and the threading process is started to perform a spiral cutting process a plurality of times
  • the control unit C1 is configured to command the vibration start
  • the value following the D is added to the control unit C1 with the G ⁇ command.
  • An amplitude guarantee value can be set.
  • the vibration frequency N can also be set as the rotation speed of the main shaft 110 per vibration.
  • the value following the E (argument E) can set the rotation speed of the spindle 110 per vibration for the control unit C1.
  • control unit C1 For example, it is possible to set the control unit C1 with the value (argument K) subsequent to K to determine how many times the cutting is to be performed.
  • argument K it is desirable to set the diameter of the workpiece W with respect to the control unit C1.
  • the diameter of the workpiece W can be set to the control unit C1 with a value (argument X) following X, for example.
  • the machine tool 100 according to the first embodiment of the present invention and the control device C of the machine tool 100 obtained as described above are arranged so that the vibration pattern at the time of each cutting with reciprocating vibration is the n + 1-th cutting process.
  • the cutting part is provided with the control unit C1 as vibration setting means for setting so that the part already cut by the n-th cutting process is partially included in the cutting part, when the workpiece W is cut.
  • the control unit C1 as vibration setting means for setting so that the part already cut by the n-th cutting process is partially included in the cutting part, when the workpiece W is cut
  • the frequency of the reciprocating vibration is constant
  • the phase of the reciprocating vibration in the (n + 1) th cutting process is opposite to the phase of the reciprocating vibration in the nth cutting process
  • the control unit C1 performs the (n + 1) th cutting process. Thread cutting while efficiently cutting chips by causing the trajectory of the cutting tool 130 during backward movement to reach the position of the trajectory of the cutting tool 130 when switching from the forward movement in the n-th cutting process during the backward movement. Processing can be performed.
  • the frequency of reciprocating vibration by the vibration means is changed in the first to sixth incisions.
  • the cutting tool 130 vibrates at a rate of once per 8 rotations of the main shaft, and in the second cutting process, the cutting tool 130 is rotated once per 4 rotations of the main shaft.
  • the cutting tool 130 vibrates at a rate of once per spindle rotation, and in the fourth cutting process, the cutting tool 130 is 1 per rotation of the spindle.
  • the frequency is controlled so that the frequency of the reciprocating vibration increases every time the number of times of cutting is repeated. Thereby, the frequency gradually increases every time the number of times is increased, and the unevenness of the screw bottom surface of the workpiece W by the threading process becomes fine.
  • the amplitude of the reciprocating vibration in the cutting process is set in accordance with the cutting amount as in the first embodiment, and is controlled to decrease each time the number of cutting processes is increased.
  • the ratio of the amplitude with respect to the cut amount and the increase amount of the amplitude with respect to the cut amount can be set to take values according to the ratio and the increase amount.
  • the frequency of the reciprocating vibration in the (n + 1) -th cutting process is the same as the reciprocating vibration in the n-th cutting process.
  • the control unit C1 sets the trajectory of the cutting tool 130 during backward movement at a rate of once per a plurality of vibrations in the (n + 1) th cutting process, from the forward movement to the backward movement in the nth cutting process.

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Abstract

　ワークに対してねじ切り加工した際に、長く繋がった切屑がワークや切削工具に巻き付くことを回避するとともにワークの加工面を傷つけることを回避す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。　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、ワーク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し、往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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（Ｃ１）を設けた工作機械（１００）とその制御装置（Ｃ）。

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としての切刃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してのアクチュエータと、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しての主軸とを備え、前記主軸と切刃とをワーク径方向に送り動作させながら切刃を往復振動させて切削加工する切削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この切削装置は、切刃をワークの回転中心に対するワーク径方向に送り出す際、ワーク１回転における最も送り方向側に振れた位置の軌跡と次の回転における最も送り方向後方側に振れた位置の軌跡とが重なるようにして、切屑を分断しながら、ワークの加工を行う。
特願２００１－１５０２０１号公報（段落００１４、段落００４７、図２参照）
　しかしながら、上述した従来の切削装置は、ワーク１回転における切刃の振動波形の位相と、次の回転における切刃の振動波形の位相とが反転する関係である限りであり、ワークに対して複数回に亘って螺旋状に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に対する適用は考慮されていない。
　そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、切屑を分断しながらねじ切り加工を行うことができ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である。
　本請求項１に係る発明は、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であって、前記振動手段が、所定の複数回の切り込み加工に際して、前記ワークと切削工具とを前記往復振動させ、前記往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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を設けたことにより、前述した課題を解決するものである。
　本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された工作機械の構成に加えて、前記振動設定手段が、前記ワークの回転に対する前記振動の位相を変更するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　本請求項３に係る発明は、請求項１に記載された工作機械の構成に加えて、前記振動設定手段が、前記振動の周波数を変更するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された工作機械の構成に加えて、前記振動設定手段が、前記往復振動の振幅を、各切り込み加工の切り込み量に応じて設定するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。
　本請求項５に係る発明は、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工作機械の制御装置であって、前記往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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して、所定の複数回の切り込み加工に際して、前記ワークと切削工具とを前記振動手段によって前記往復振動させる構成としたことにより、前述した課題を解決するものである。
　本請求項１に係る発明の工作機械によれば、ねじ切り加工における複数回に亘る切り込み加工の往復振動を伴う各切り込み加工時、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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ことによって、切削中に生じる切屑が分断されるため、ワークに対してねじ切り加工した際に、長く繋がった切屑がワークや切削工具に巻き付くことを回避するとともにワークの加工面を傷つけることを回避することができる。
　本請求項２に係る発明の工作機械によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前回の切り込み加工のときの振動の位相と今回の切り込み加工のときの振動の位相とが異なるように変更されて今回の切り込み加工時の切削加工部分に、前回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ため、切削中に生じる切屑を容易に分断することができる。
　本請求項３に係る発明の工作機械によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前回の切り込み加工のときの振動の周波数と今回の切り込み加工のときの振動の周波数とが異なるように変更されて今回の切り込み加工時の切削加工部分に、前回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ため、切削中に生じる切屑を容易に分断することができる。
　本請求項４に係る発明の工作機械によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、切削工具が各切り込み加工時の切り込み量に応じて振動の振幅が適切な振幅量に設定されて今回の切り込み加工時の切削加工部分に、前回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ため、切削中に生じる切屑を容易に分断することができる。
　本請求項５に係る発明の工作機械の制御装置によれば、工作機械の制御装置において、請求項１に係る発明が奏する効果と同様の効果を得ることができる。
本発明の第１実施例の工作機械の概略を示す図。 本発明の第１実施例の切削工具とワークとの関係を示す概略図。 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。
　本発明は、ワークを保持するワーク保持手段と、ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、ワーク保持手段と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、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振動手段と、ワークと切削工具を相対的に回転させる回転手段とを備え、ワークと切削工具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工作機械及びこの工作機械の制御装置であって、振動手段が、所定の複数回の切り込み加工に際して、ワークと切削工具とを往復振動させ、往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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を設けたことにより、切削中に生じる切屑を分断し、ワークに対してねじ切り加工した際に、長く繋がった切屑がワークや切削工具に巻き付くことや、ワークの加工面を傷つけること等を回避することができるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
　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、前記送り手段および振動手段が、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、前記送り手段および振動手段が、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および図４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。
　なお、図３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回目および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３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４に示している。
　図４に示すように、図３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５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、実施例１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。
　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
Ｗ　　　・・・　ワーク

 

Claims (5)

  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であって、
    　前記振動手段が、所定の複数回の切り込み加工に際して、前記ワークと切削工具とを前記往復振動させ、
    　前記往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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を設けた工作機械。
  2. 　前記振動設定手段が、前記ワークの回転に対する前記振動の位相を変更するように構成された請求項１に記載の工作機械。
  3. 　前記振動設定手段が、前記振動の周波数を変更するように構成された請求項１に記載の工作機械。
  4. 　前記振動設定手段が、前記往復振動の振幅を、各切り込み加工の切り込み量に応じて設定するように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の工作機械。
  5. 　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工作機械の制御装置であって、
    　前記往復振動を伴う各切り込み加工時の振動のパターンを、所定の切り込み加工時の切削加工部分に、他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して、所定の複数回の切り込み加工に際して、前記ワークと切削工具とを前記振動手段によって前記往復振動させる構成とした工作機械の制御装置。

     
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