特許 6343676 工作機械及びこの工作機械の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6343676

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】工作機械及びこの工作機械の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 1/00 20060101AFI20180604BHJP

   G05B 19/4093 20060101ALI20180604BHJP

   B23Q 15/013 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   B23B1/00 D

   G05B19/4093 M

   B23Q15/013

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-545602(P2016-545602)

(86)(22)【出願日】2015年8月27日

(86)【国際出願番号】JP2015074157

(87)【国際公開番号】WO2016031897

(87)【国際公開日】20160303

【審査請求日】2017年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2014-174765(P2014-174765)

(32)【優先日】2014年8月29日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000137856

【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】特許業務法人 東和なぎさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三宮 一彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 仁

(72)【発明者】

【氏名】今崎 能吉

【審査官】 山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４９−００６５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−３２１１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／０８６６８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２４５３３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ １／００−１１／００，２５／００−２５／０２，

Ｂ２３Ｑ １５／００７−１５／２８，

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１６，１９／４２−１９／４２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記加工送り方向に沿って前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる反復的移動手段とを備え、
前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークを加工し、前記反復的移動手段が、前記往復振動の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように振動を実行する工作機械であって、
前記切削工具とワークとの相対的な複数回転に対して前記切削工具が１回振動する際に、前記反復的移動手段が、１振動時の前記往動時の前記相対的な回転の回転角度に対して前記復動時の前記相対的な回転の回転角度を小さくするとともに、前記復動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度を、前記往動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度以下とするように前記切削工具とワークとを振動させ、
前記復動による切削加工部分と前記往動による切削加工部分とが接する前記相対的な回転の回転角度位置に０度を含む所定の回転角度を加えて前記１振動が完了する基準角度位置を設定し、
前記反復的移動手段を、所定回数の前記相対的な回転に亘る往動後、前記基準角度位置までの１回転内で、前記往動から前記復動に切り替えるとともに、前記復動による切削加工部分を、前記往動による切削加工部分に重複させる構成とした工作機械。

【請求項2】

ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記加工送り方向に沿って前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる反復的移動手段とを備え、
前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークを加工し、前記反復的移動手段が、前記往復振動の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように振動を実行する工作機械の制御装置であって、
前記切削工具とワークとの相対的な複数回転に対して前記切削工具が１回振動する際に、前記反復的移動手段が、１振動時の前記往動時の前記相対的な回転の回転角度に対して前記復動時の前記相対的な回転の回転角度を小さくするとともに、前記復動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度を、前記往動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度以下とするように前記切削工具とワークとを振動させ、
前記復動による切削加工部分と前記往動による切削加工部分とが接する前記相対的な回転の回転角度位置に０度を含む所定の回転角度を加えて前記１振動が完了する基準角度位置を設定し、
前記反復的移動手段を、所定回数の前記相対的な回転に亘る往動後、前記基準角度位置までの１回転内で、前記往動から前記復動に切り替えるとともに、前記復動による切削加工部分を、前記往動による切削加工部分に重複させる構成とした工作機械の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削加工時の切屑を順次分断しながらワークの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。

【背景技術】

【0002】

従来、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、互いに異なる第１速度と第２速度での前記加工送り方向に沿った前記相対移動を繰り返して前記ワーク保持手段と刃物台とを相対的に反復的移動させる反復的移動手段と、前記ワークと切削工具と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の相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記反復的移動を伴う送り動作とによって、前記ワークの加工を実行する工作機械が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

【0003】

この工作機械は、前記ワークの加工の際、前記反復的移動としての往復振動における往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複するため、切削工具は、復動時に、往動時切削済みの部分では、切削する部分が存在しないため、実際の切削を行うことなく移動のみを行う空振り動作となる。これにより切削加工時にワークから生じる切屑を、前記空振り動作によって順次分断しながら、ワークの加工を円滑に行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許５１３９５９１号公報（段落００３９参照）

【特許文献2】特開平１０−４３９０１号公報（段落００１９参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複するように前記往復振動させる場合、特にワークを保持して回転する主軸１回転当たりの前記往復振動の振動数が１未満の場合、すなわち主軸の複数回転に対して切削工具が１回振動するような往復振動において、加工効率の低下を抑制することができる往復振動パターンが望まれていた。

【0006】

例えば、切削工具の刃先の軌跡が、図６Ａに示す往復振動波形となるような主軸４回転で１振動となる往復振動パターンの場合、主軸１回転目の軌跡をａ、２回転目の軌跡をｂ、３回転目の軌跡をｃ、４回転目の軌跡をｄとし、主軸１回転目と２回転目で往動させ、主軸３回転目と４回転目で復動させると、ａ〜ｄは、ワーク１回転毎に図６Ｂに示す軌跡になり、前記空振り動作は、ｃにおけるｂとの交点ＣＴ以降となり、主軸３回転目の復動時の切削加工部分が、往動時の切削加工部分と重複した後、復動中の３回転目の途中から４回転目の終わりまで切削工具が空振り動作となり、主軸１回転以上に亘り切削効率の低下となるという問題が生じる。

【0007】

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、ワークと切削工具との相対的な複数回転に対して、切削工具が１回反復的移動してワークの加工を行う場合に、加工効率の低下を抑制する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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本請求項１に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記加工送り方向に沿って前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる反復的移動手段とを備え、前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークを加工し、前記反復的移動手段が、前記往復振動の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように振動を実行する工作機械であって、前記切削工具とワークとの相対的な複数回転に対して前記切削工具が１回振動する際に、前記反復的移動手段が、１振動時の前記往動時の前記相対的な回転の回転角度に対して前記復動時の前記相対的な回転の回転角度を小さくするとともに、前記復動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度を、前記往動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度以下とするように前記切削工具とワークとを振動させ、前記復動による切削加工部分と前記往動による切削加工部分とが接する前記相対的な回転の回転角度位置に０度を含む所定の回転角度を加えて前記１振動が完了する基準角度位置を設定し、前記反復的移動手段を、所定回数の前記相対的な回転に亘る往動後、前記基準角度位置までの１回転内で、前記往動から前記復動に切り替えるとともに、前記復動による切削加工部分を、前記往動による切削加工部分に重複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。

【0009】

本請求項２に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記加工送り方向に沿って前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる反復的移動手段とを備え、前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークを加工し、前記反復的移動手段が、前記往復振動の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように振動を実行する工作機械の制御装置であって、前記切削工具とワークとの相対的な複数回転に対して前記切削工具が１回振動する際に、前記反復的移動手段が、１振動時の前記往動時の前記相対的な回転の回転角度に対して前記復動時の前記相対的な回転の回転角度を小さくするとともに、前記復動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度を、前記往動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度以下とするように前記切削工具とワークとを振動させ、前記復動による切削加工部分と前記往動による切削加工部分とが接する前記相対的な回転の回転角度位置に０度を含む所定の回転角度を加えて前記１振動が完了する基準角度位置を設定し、前記反復的移動手段を、所定回数の前記相対的な回転に亘る往動後、前記基準角度位置までの１回転内で、前記往動から前記復動に切り替えるとともに、前記復動による切削加工部分を、前記往動による切削加工部分に重複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。

【発明の効果】

【0010】

本発明の工作機械によれば、１反復的移動の第１速度での相対移動時の相対回転の回転角度に対して第２速度での相対移動時の相対回転の回転角度が小さくなるため、互いに異なる第１速度と第２速度での相対移動による反復的移動を伴いながらワークの切削を効率よく行うことができ、特に反復的移動が振動となる場合に、加工効率の低下を抑制することができる。

【0011】

本発明の工作機械によれば、第２速度での相対移動中の切削工具がワークから離れ、実際の切削を行うことなく移動のみを行う所謂空振り動作の時間を抑制し、加工効率をより向上させることができる。

【0012】

本発明における工作機械の制御装置によれば、工作機械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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例の工作機械の概略を示す図。

【図2】本発明の実施例の切削工具とワークとの関係を示す概略図。

【図3】本発明の実施例の切削工具の往復振動および位置を示す図。

【図4A】１往復振動の切削工具の位置を示す図。

【図4B】ワークを基準とした図４Ａに対応する切削点の軌跡を示す図。

【図4C】図４Ｂの変形例を示す図。

【図5A】１反復的移動の切削工具の位置を示す反復的移動波形の変形例その１を示す図。

【図5B】ワークを基準とした図５Ａ対応する切削点の軌跡を示す図。

【図5C】１反復的移動の切削工具の位置を示す反復的移動波形の変形例その２を示す図。

【図5D】ワークを基準とした図５Ｃに対応する切削点の軌跡を示す図。

【図6A】１往復振動の切削工具の位置を示す図。

【図6B】ワークを基準とした図６Ａに対応する切削点の軌跡を示す図（本願課題の往復振動波形）。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の工作機械及びこの工作機械の制御装置は、切削工具とワークとの相対的な複数回転に対して切削工具が１回振動する際に、反復的移動手段が、１振動時の往動時の相対的な回転の回転角度に対して復動時の相対的な回転の回転角度を小さくするとともに、前記復動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度を、前記往動時における前記ワークに対する前記切削工具の移動速度以下とするように切削工具とワークとを振動させ、復動による切削加工部分と往動による切削加工部分とが接する相対的な回転の回転角度位置に０度を含む所定の回転角度を加えて１振動が完了する基準角度位置を設定し、反復的移動手段を、所定回数の相対的な回転に亘る往動後、基準角度位置までの１回転内で、往動から復動に切り替えるとともに、復動による切削加工部分を、往動による切削加工部分に重複させる構成としたことにより、互いに異なる第１速度と第２速度での相対移動による反復的移動を伴いながらワークの切削を効率よく行うことができ、加工効率の低下を抑制するものであれば、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。

【実施例】

【0015】

図１は、本発明の実施例の制御装置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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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ことによって、図２に示すように、ワークＷは、前記切削工具１３０により任意の形状に切削加工される。

【0026】

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、前記切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。

【0027】

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、前記切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。

【0028】

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。

【0029】

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。
この場合、切削工具１３０としてドリル等の回転工具が考えられる。
主軸１１０の回転、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、各送り機構を反復的移動手段として、各々対応する移動方向に沿って第１速度での相対移動およびこの第１速度での相対移動と異なり第１速度より遅い第２速度での相対移動を繰り返して主軸１１０と切削工具１３０とを相対的に反復的移動の一例とし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。

【0030】

各送り機構は、制御部Ｃ１の制御により、図３に示すように、主軸１１０又は切削工具台１３０Ａを、１回の往復振動において、第１速度での相対移動として所定の前進量だけ前進（往動）移動してから第１速度での相対移動時と方向が逆向きで第２速度での相対移動として所定の後退量だけ後退（復動）移動し、その差の進行量だけ各移動方向に移動させ、協動してワークＷに対して前記切削工具１３０を前記加工送り方向に送る。

【0031】

工作機械１００は、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構により、図４Ａに示すように、切削工具１３０が前記加工送り方向に沿って１往復振動したときの前記進行量の、主軸１回転分当たりの量、すなわち、主軸位相０度から３６０度まで変化したとき当たりの量を送り量として、加工送り方向に送られることによって、ワークＷの加工を行う。
本実施例の制御部Ｃ１は、１振動の往動時の主軸１１０の回転角度に対して復動時の主軸１１０の回転角度が小さくなるように、前記送り手段を制御する。

【0032】

ワークＷが回転した状態で、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）が、図４Ａに示す往復振動波形で往復振動しながら移動し、切削工具１３０によって、ワークＷを所定の形状に外形切削加工する場合、ワークＷは、図４Ｂに示すように、１回転毎にａ、ｂの軌跡に沿って切削される。
図４Ａに示されるように、ワークＷの１回転当たりの主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａの振動数Ｎが、０．５回（振動数Ｎ＝０．５）を例に説明する。

【0033】

図４Ａに示すように、主軸１１０（ワークＷ）の２回転に対して切削工具１３０が１回往復振動する関係で、ワークＷの加工を実行するように、制御部Ｃ１が前記送り手段の制御を行う。
本実施例では、制御部Ｃ１は、１振動の往動時の主軸１１０の回転角度に対して復動時の主軸１１０の回転角度が小さくなるように、切削工具１３０が、主軸１１０の１回転目から２回転目の途中まで５４０度の回転角度分往動し、前記２回転目で往動から復動へ切り替わり、主軸１１０の１８０度の回転角度分復動し、該２回転目の終了時点で、往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが接して重複するように、制御を行う。

【0034】

往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが接することによって、１振動において切削工具１３０の往動時の切削加工部分に、復動時の切削加工部分が理論上「点」として含まれ、復動中に切削工具１３０がワークＷから離れる空振り動作が「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（往動時の切削加工部分と、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。
工作機械１００は、切削工具１３０の切削送り方向に沿った往復振動によって切屑を分断しながら、ワークＷの外形切削加工を円滑に行うことができる。

【0035】

図４Ａ、図４Ｂに示す往復振動波形のように、主軸１回転目の移動軌跡ａと２回転目の移動軌跡ｂとの交差点ＣＴで往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが接し、前記空振り動作が「点」で生じ、切屑が分断されて切粉が発生する。

【0036】

図４Ａ、図４Ｂに示す往復振動の振幅の設定について説明すると、先ず、ワークＷに対する切削工具１３０の予め設定された前記送り量によって、主軸１回転目のときの切削工具１３０の移動軌跡ａの始点と、前記複数回転のうちの最後の１回転（この例では主軸２回転目）のときの切削工具１３０の移動軌跡ｂの終点とが決まる。
次に、主軸１１０の複数回転に対して切削工具１３０が１回振動するこの複数回転のうちの最後の１回転（この例では主軸２回転目）の１８０度の位置で往動から復動に切り替える場合に、切削工具１３０の往動時速度と復動時速度との方向が互いに逆向きで絶対値が同じ速度となるように、言い換えると、移動軌跡ｂの往動時と復動時の軌跡が二等辺三角形の左右の斜辺を形成するように加工送り方向における１往復振動の復動時の移動量である振幅量が計算されて設定される。
振幅量が計算されると、切削工具１３０の移動軌跡ａと切削工具１３０の移動軌跡ｂとが決まる。

【0037】

図４Ａ、図４Ｂは、主軸１１０の回転制御等の基準として予め定められている主軸原点（主軸１１０の０度の位置）を基準角度位置とし、前記主軸原点から切削工具１３０が切削加工を開始する例を示している。
切削工具１３０は、主軸原点（０度）から往復振動を開始し、主軸１１０が主軸原点から１回転する期間に亘って往動した後、次の主軸原点から１回転する間に往動から復動に切り替わり、この１回転の終了時点、つまり主軸１１０が次に主軸原点に到達した時点で、復動時の切削加工部分が、往動時の切削加工部分に到達して接して１振動が完了し、主軸原点から次の往復振動を開始する。
その結果、切削工具１３０が、空振り動作の発生時点から必要以上に復動が継続する状態が抑制され、加工効率を向上させることができる。

【0038】

基準角度位置は、必ずしも主軸原点である必要はなく、主軸１１０の所定の回転角度位置とすることができる。
復動時の切削加工部分は、前記基準角度位置で、往動時の切削加工部分に到達して接するため、換言すると主軸１１０の交差点ＣＴでの回転角度位置が基準角度位置に定められる。

【0039】

なお図４Ａ、図４Ｂに示されるように、基準角度位置で往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが接して重複する場合、実際の切削加工においては、往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが十分に接しないケースが発生し得る。
そこで、図４Ｃに示されるように、主軸１１０が基準角度位置に到達する前の予め定められた回転角度位置に交差点ＣＴが位置するように、所定の重複タイミング調整角度を設定して切削工具１３０を往復振動させることもできる。
例えば、図４Ｃに示すように、１往復振動の振幅量を変えずに、往動から復動に切り替わるときの主軸位相を、主軸２回転目の範囲内で小さくする（図４Ｃにおいて左へずらす）ことで、所定の重複タイミング調整角度が設定される。

【0040】

これにより前記重複タイミング調整角度分、復動時の切削加工部分が、往動時の切削加工部分と重複し、この重複期間に切削工具１３０が前記空振り動作するため、切屑の分断を確実に行わせることができる。
この場合基準角度位置は、交差点ＣＴが位置する回転角度位置に基づき、交差点ＣＴが位置する回転角度位置に前記重複タイミング調整角度を加えた主軸１１０の回転角度位置に定められる。

【0041】

１往復振動の振幅量を変えずに、往動から復動に切り替わるときの主軸位相の変更は、１往復振動の主軸回転量と復動時の主軸回転量との比率の変更として、図４Ａのように振幅量を設定し、主軸１１０の複数回転に対して切削工具１３０が１回振動するこの複数回転のうちの最後の１回転（この例では主軸２回転目）の０度〜１８０度の位置で往動から復動に切り替える場合、振幅量を変化させずに、復動時の主軸回転量を０．５〜１．０（１８０度〜３６０度）の範囲で変更することができる。
つまり復動時の主軸回転量を大きくするにしたがって、切削工具１３０の移動軌跡ｂの頂点が図４Ｃにおける左側へ移動して、復動時の切削加工部分と、往動時の切削加工部分とを重複させることができる。
このとき、切削工具１３０の移動軌跡ｂの終点の位置はそのままで、切削工具１３０の移動軌跡ａの傾きが大きくなり、切削工具１３０の移動軌跡ｂの頂点より右側（復動軌跡）の傾きが小さくなるため、移動軌跡ｂの前記頂点と終点との間に交差点ＣＴが位置することとなる。
なお上記切削工具１３０をワークＷに対して、前記加工送り方向に沿って相対的に往復振動しながら加工送り方向に送る振動切削加工の開始を、加工プログラムにおいてＧ△△△ Ｐ２の命令で指令するように制御部Ｃ１を構成する場合、Ｇ△△△ Ｐ２の命令に続くＥの値（引数Ｅ）で、制御部Ｃ１に対して設定される振動数の値を１往復振動時の主軸１１０の回転数によって設定することができ、さらにＲの値（引数Ｒ）で制御部Ｃ１に対して設定される復動時の主軸回転量の値を各々指定させることができる。

【0042】

なお、ワークＷの複数回転の往動の後に復動に切り替えるため、切削工具の送り量を大きくとることにより、切削効率を向上させることができる。
また、往動時のワークＷの回転量を多く、復動時を少なくすることにより、切削工具１３０にかかる切削負荷を抑制することができる。

【0043】

本実施例では、振動数Ｎは、主軸１１０（ワークＷ）の１回転で１回より少ない振動（０＜振動数Ｎ＜１．０）を行うように設定される。
工作機械１００において、制御部Ｃ１による動作指令は、所定の指令周期で行われる。
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動は、前記指令周期に基づく所定の周波数で動作が可能となる。
前記指令周期は前記基準周期に基づいて定まり、一般的には前記基準周期の整数倍となる。
前記指令周期の値に応じた周波数で往復振動を実行させることが可能となる。

【0044】

主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動の周波数（振動周波数）ｆ（Ｈｚ）は、上記周波数から選択される値に定まる。
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させる場合、主軸１１０の回転数をＳ（ｒ／ｍｉｎ）とすると、振動数Ｎは、Ｎ＝ｆ×６０／Ｓと定まる。
回転数Ｓと振動数Ｎとは、振動周波数ｆを定数として反比例する。
主軸１１０は、振動周波数ｆを高くとるほど、また、振動数Ｎを小さくするほど高速回転することができ、振動数Ｎ＜１．０とする場合に、制御装置Ｃによる往復振動の制御によって切削効率を低下させることなく主軸１１０を高速回転させることが可能となる。

【0045】

このようにして得られた本発明の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、前記反復的移動手段を、主軸１１０の複数回転に対して切削工具１３０が１回振動し、１振動の往動時の主軸１１０の回転角度に対して復動時の主軸１１０の回転角度が小さくなるように振動させる構成としたことにより、主軸１１０の複数回転に対して切削工具が１回振動するような往復振動でワークＷの加工を行う場合に、加工効率の低下を抑制することができる。
さらに、前記復動による切削加工部分と、前記往動による切削加工部分とが交差する主軸１１０の回転角度位置に基づき基準角度位置を設定し、前記反復的移動手段を、前記基準角度位置から所定回数の主軸１１０の回転に亘る往動後、前記基準角度位置から１回転で、往動から復動に切り替えるとともに、前記復動による切削加工部分を、前記往動による切削加工部分に到達させて１振動を完了させる構成としたことにより、切削中の無駄を最小として加工効率をより向上させることができる。

【0046】

また、図５Ａに示すように、図４Ａの往動のような第１速度での相対移動と、第１速度より遅い第２速度での相対移動として図４Ａの復動に代えて加工送り方向への速度ゼロで停止とを繰り返してもよい。
図４Ａに示す往復振動と比べて、送り量を多くして切削効率を高めることができる。
図５Ｂに示すように、２回転目が終了したとき、主軸１回転目の移動軌跡ａと２回転目の移動軌跡ｂとが交差しないが、移動軌跡ａと移動軌跡ｂとの距離が短くなる。
この箇所においては、ワークＷから生じる切屑の幅が狭くなるため、この箇所で切粉が折れるように分断されやすくなる。

【0047】

図５Ｃに示すように、図４Ａの往動のような第１速度での相対移動と、第２速度での相対移動として図４Ａの復動に代えて加工送り方向において第１速度での移動方向と同じ方向へ第１速度より遅い速度での移動とを繰り返してもよい。
これにより、図５Ａに示す反復的移動と比べて、送り量を多くして切削効率を高めることができる。
図５Ｄに示すように、２回転目が終了したとき、図５Ｂと同様、主軸１回転目の移動軌跡ａと２回転目の移動軌跡ｂとが交差しないが、移動軌跡ａと移動軌跡ｂとの距離が短くなる。
この箇所においては、ワークＷから生じる切屑の幅が狭くなるため、この箇所で切粉が折れるように分断されやすくなる。

【符号の説明】

【0048】

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
Ｗ ・・・ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】