(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022099409
(43)【公開日】2022-07-05
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
B23B 47/18 20060101AFI20220628BHJP
B23Q 11/02 20060101ALI20220628BHJP
B23B 47/34 20060101ALI20220628BHJP
B23B 1/00 20060101ALI20220628BHJP
B23B 5/26 20060101ALI20220628BHJP
【ＦＩ】
B23B47/18 B
B23Q11/02
B23B47/34 Z
B23B1/00 D
B23B5/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020213157
(22)【出願日】2020-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000133593
【氏名又は名称】株式会社ツガミ
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(72)【発明者】
【氏名】中川 孝史
(72)【発明者】
【氏名】岩渕 健児
【テーマコード（参考）】
3C011
3C036
3C045
【Ｆターム（参考）】
3C011CC01
3C036DD08
3C036HH05
3C045AA08
3C045BA04
3C045BA13
3C045BA19
3C045BA23
3C045BA31
3C045DA21
3C045EA04
(57)【要約】
【課題】切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１は、ワークＷを把持しつつ軸回転する主軸１４と、主軸１４により把持されたワークＷに穴開け加工を行う回転工具３５ａを回転させる工具回転機構３７と、主軸１４の回転軸に沿う軸線方向（Ｚ軸方向）に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に移動させる第１工具移動機構３０と、主軸１４及び工具回転機構３７を介してワークＷと回転工具３５ａの両方を回転させた状態において、第１工具移動機構３０を介してＺ軸方向に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させつつ回転工具３５ａによりワークＷに穴開け加工を行う制御部３００と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】工作機械１は、ワークＷを把持しつつ軸回転する主軸１４と、主軸１４により把持されたワークＷに穴開け加工を行う回転工具３５ａを回転させる工具回転機構３７と、主軸１４の回転軸に沿う軸線方向（Ｚ軸方向）に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に移動させる第１工具移動機構３０と、主軸１４及び工具回転機構３７を介してワークＷと回転工具３５ａの両方を回転させた状態において、第１工具移動機構３０を介してＺ軸方向に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させつつ回転工具３５ａによりワークＷに穴開け加工を行う制御部３００と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを把持しつつ軸回転する主軸と、
前記主軸により把持された前記ワークに穴加工を行う回転工具を回転させる工具回転機構と、
前記主軸の回転軸に沿う軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に移動させる第１移動機構と、
前記主軸及び前記工具回転機構を介して前記ワークと前記回転工具の両方を回転させた状態において、前記第１移動機構を介して前記軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に揺動させつつ前記回転工具により前記ワークに前記穴加工を行う制御部と、を備える、
工作機械。
前記主軸により把持された前記ワークに穴加工を行う回転工具を回転させる工具回転機構と、
前記主軸の回転軸に沿う軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に移動させる第１移動機構と、
前記主軸及び前記工具回転機構を介して前記ワークと前記回転工具の両方を回転させた状態において、前記第１移動機構を介して前記軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に揺動させつつ前記回転工具により前記ワークに前記穴加工を行う制御部と、を備える、
工作機械。
【請求項2】
前記工作機械は、前記主軸により把持された前記ワークの外周面の切削加工を行う切削工具を前記軸線方向に前記主軸に対して相対的に移動させる第２移動機構を備え、
前記制御部は、前記回転工具によって前記ワークに前記穴加工を行う際には前記第１移動機構を介して前記軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に揺動させ、前記切削工具によって前記ワークに前記切削加工を行う際には前記第２移動機構を介して前記軸線方向に前記切削工具を前記主軸に対して相対的に揺動させる、
請求項１に記載の工作機械。
前記制御部は、前記回転工具によって前記ワークに前記穴加工を行う際には前記第１移動機構を介して前記軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に揺動させ、前記切削工具によって前記ワークに前記切削加工を行う際には前記第２移動機構を介して前記軸線方向に前記切削工具を前記主軸に対して相対的に揺動させる、
請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
前記工作機械は、前記主軸を前記軸線方向に移動させる主軸移動機構を備え、
前記制御部は、前記切削加工と前記穴加工を同時に行う際には、前記切削加工に伴って生じる切粉と前記穴加工に伴って生じる切粉の両方が分断されるように、前記主軸移動機構を介して前記主軸を前記ワークとともに前記軸線方向に揺動させる、
請求項２に記載の工作機械。
前記制御部は、前記切削加工と前記穴加工を同時に行う際には、前記切削加工に伴って生じる切粉と前記穴加工に伴って生じる切粉の両方が分断されるように、前記主軸移動機構を介して前記主軸を前記ワークとともに前記軸線方向に揺動させる、
請求項２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記制御部は、第１の材質からなる前記ワークについて前記切削加工と前記穴加工を同時に行う際には、前記主軸及び前記工具回転機構を介して前記回転工具の回転方向と前記主軸の回転方向を異ならせ、前記第１の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しやすい第２の材質からなる前記ワークについて前記切削加工と前記穴加工を同時に行う際には、前記主軸及び前記工具回転機構を介して前記回転工具の回転方向と前記主軸の回転方向を同方向とする、
請求項２又は３に記載の工作機械。
請求項２又は３に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１に記載のドリルの切粉除去方法は、ドリルにより被加工物に穴を開けた後、ドリルを逆回転させるとともにドリルを穴から引き抜き、ドリルの近傍に配置された切粉除去手段によりドリル表面をドリルの先端に向ってしごくことにより、ドリルに巻付いた切粉を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭６３－１４４９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に記載のドリルの切粉除去方法を利用して加工中にドリルへの切粉の絡まりを除去する場合には、ドリルを加工穴から抜き出して切粉除去手段に近づける必要があり、加工時間が長くなるおそれがある。
【0005】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る工作機械は、ワークを把持しつつ軸回転する主軸と、前記主軸により把持された前記ワークに穴加工を行う回転工具を回転させる工具回転機構と、前記主軸の回転軸に沿う軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に移動させる第１移動機構と、前記主軸及び前記工具回転機構を介して前記ワークと前記回転工具の両方を回転させた状態において、前記第１移動機構を介して前記軸線方向に前記回転工具を前記主軸に対して相対的に揺動させつつ前記回転工具により前記ワークに前記穴加工を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、工作機械において、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る工作機械の正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る工作機械の平面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る工作機械の側面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る単独穴加工時の回転工具のＺ軸方向の位置を示すグラフである。
【図5】本発明の一実施形態に係る重畳加工時の回転工具、切削工具、主軸及びワークの概略図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る重畳加工時の回転工具と切削工具のＺ軸方向の位置を示すグラフである。
【図7】比較例に係る重畳加工時の回転工具と切削工具のＺ軸方向の位置を示すグラフである。
【図8】比較例に係る（ａ）～（ｄ）は、回転工具によるワークの穴開け加工時の概略図である。
【図9】本発明の変形例に係る工作機械の平面図である。
【図10】本発明の変形例に係る工作機械の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の一実施形態に係る工作機械について図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、工作機械１は、ワークＷを加工するＮＣ（Numerical Control）旋盤である。詳しくは、工作機械１は、ベッドＳと、主軸１４を有する主軸ユニット１０と、主軸移動機構１３と、第１工具移動機構３０と、第２工具移動機構５０と、工具回転機構３７と、制御部３００と、を備える。なお、以下の説明では、Ｚ軸方向は主軸１４の回転軸に沿う方向に規定され、Ｙ軸方向は高さ方向に規定され、Ｘ軸方向はＹ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向に規定される。
図１及び図２に示すように、工作機械１は、ワークＷを加工するＮＣ（Numerical Control）旋盤である。詳しくは、工作機械１は、ベッドＳと、主軸１４を有する主軸ユニット１０と、主軸移動機構１３と、第１工具移動機構３０と、第２工具移動機構５０と、工具回転機構３７と、制御部３００と、を備える。なお、以下の説明では、Ｚ軸方向は主軸１４の回転軸に沿う方向に規定され、Ｙ軸方向は高さ方向に規定され、Ｘ軸方向はＹ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向に規定される。
【0010】
ベッドＳは、工作機械１全体の台である。ベッドＳの上面には、主軸ユニット１０、主軸移動機構１３、第１工具移動機構３０及び第２工具移動機構５０が設置される。
主軸ユニット１０は、ワークＷを把持しつつ軸回転させる。主軸ユニット１０は、主軸台１１と、ワークＷを把持しつつ軸回転可能に主軸台１１に支持される主軸１４と、を備える。主軸台１１には、主軸１４をワークＷとともに軸方向に回転させる図示しないワーク回転用モータが内蔵されている。
主軸移動機構１３は、Ｚ軸方向（Ｚ１軸方向）に主軸ユニット１０を移動させる。
主軸ユニット１０は、ワークＷを把持しつつ軸回転させる。主軸ユニット１０は、主軸台１１と、ワークＷを把持しつつ軸回転可能に主軸台１１に支持される主軸１４と、を備える。主軸台１１には、主軸１４をワークＷとともに軸方向に回転させる図示しないワーク回転用モータが内蔵されている。
主軸移動機構１３は、Ｚ軸方向（Ｚ１軸方向）に主軸ユニット１０を移動させる。
【0011】
図２に示すように、第１工具移動機構３０は、第１工具ユニット３５と、第１工具ユニット３５が装着された第１スライド台４１と、第１スライド台４１をＸ軸方向（Ｘ３軸方向）、Ｙ軸方向（Ｙ３軸方向）及びＺ軸方向（Ｚ３軸方向）に移動させる第１スライド台移動機構３２と、を備える。第１スライド台移動機構３２は、第１スライド台４１をＸ軸方向に移動させるＸ移動機構３２Ｘと、第１スライド台４１をＹ軸方向に移動させるＹ移動機構３２Ｙと、第１スライド台４１をＺ軸方向に移動させるＺ移動機構３２Ｚと、を備える。
【0012】
図１に示すように、第１工具ユニット３５は、回転工具３５ａ及び工具３５ｂ，３５ｃと、回転工具３５ａ及び工具３５ｂ，３５ｃを支持する工具支持部３６と、を備える。
回転工具３５ａは、例えば、Ｚ軸方向に沿って延び、ワークＷの先端面に穴開け加工するための回転ドリルである。工具３５ｂは、例えば、Ｚ軸方向に沿って延び、ワークＷの先端面に穴開け加工するための固定ドリルである。工具３５ｃは、例えば、Ｘ軸方向に沿って延び、ワークＷの外周面を切削加工するためのバイトである。工具支持部３６は、回転工具３５ａを軸回転可能に支持し、工具３５ｂ，３５ｃを固定的に支持する。
回転工具３５ａは、例えば、Ｚ軸方向に沿って延び、ワークＷの先端面に穴開け加工するための回転ドリルである。工具３５ｂは、例えば、Ｚ軸方向に沿って延び、ワークＷの先端面に穴開け加工するための固定ドリルである。工具３５ｃは、例えば、Ｘ軸方向に沿って延び、ワークＷの外周面を切削加工するためのバイトである。工具支持部３６は、回転工具３５ａを軸回転可能に支持し、工具３５ｂ，３５ｃを固定的に支持する。
【0013】
図２に示すように、工具回転機構３７は、回転工具３５ａを軸回転させる。工具回転機構３７は、モータ３７ａと、モータ３７ａからの駆動力を回転工具３５ａに伝達する複数の歯車からなる伝達機構３７ｂと、を備える。
【0014】
図２及び図３に示すように、第２工具移動機構５０は、第２工具ユニット５８と、第２工具ユニット５８が装着された第２スライド台５１と、第２スライド台５１をＸ軸方向（Ｘ２軸方向）及びＹ軸方向（Ｙ２軸方向）に移動させる第２スライド台移動機構５２と、を備える。第２スライド台移動機構５２は、第２スライド台５１をＸ軸方向に移動させるＸ移動機構５２Ｘと、第２スライド台５１をＹ軸方向に移動させるＹ移動機構５２Ｙと、を備える。
【0015】
図３に示すように、第２工具ユニット５８は、切削工具５８ａ及び工具５８ｂと、切削工具５８ａ及び工具５８ｂを支持する工具支持部５６と、を備える。
工具支持部５６は第２スライド台５１に固定される。切削工具５８ａ及び工具５８ｂはＸ軸方向に沿って延びる。切削工具５８ａは、例えば、ワークＷの外周面を切削加工するバイトである。工具５８ｂは、例えば、ワークＷの外周面に穴開けする回転ドリルである。
工具支持部５６は第２スライド台５１に固定される。切削工具５８ａ及び工具５８ｂはＸ軸方向に沿って延びる。切削工具５８ａは、例えば、ワークＷの外周面を切削加工するバイトである。工具５８ｂは、例えば、ワークＷの外周面に穴開けする回転ドリルである。
【0016】
主軸移動機構１３、Ｘ移動機構３２Ｘ、Ｙ移動機構３２Ｙ、Ｚ移動機構３２Ｚ、Ｘ移動機構５２Ｘ及びＹ移動機構５２Ｙは、それぞれ、モータ、ボールねじ及びナットを有し、モータの回転力をボールねじ及びナットにより直線運動に変換することにより、対応する主軸台１１、第１スライド台４１及び第２スライド台５１を直線的に移動可能な構成からなる。
【0017】
制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御することによりワークＷの加工を行う。制御部３００は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ(Random Access Memory)等を備える。制御部３００は、入力されたＮＣプログラムに従って、主軸１４を軸回転させ、主軸移動機構１３を介して主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させ、第１スライド台移動機構３２を介して第１スライド台４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させ、第２スライド台移動機構５２を介して第２スライド台５１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。
【0018】
制御部３００は、ＮＣプログラムの一部として、回転工具３５ａによる穴開け加工のみを行う単独穴加工処理、切削工具５８ａによるワークＷの外周面の切削加工のみを行う単独切削加工処理、及び回転工具３５ａによる穴開け加工と切削工具５８ａによるワークＷの切削加工を同時に行う重畳加工処理を実行する。
【0019】
まず、単独穴加工処理について説明する。
単独穴加工処理においては、まず、制御部３００は、主軸１４及び工具回転機構３７を介して回転工具３５ａの回転方向と主軸１４により把持されるワークＷの回転方向を互いに逆方向となるように異ならせる。これにより、ワークＷと回転工具３５ａの周速差が上がり、加工速度が上がる。
そして、制御部３００は、第１スライド台移動機構３２を介して、回転工具３５ａをＺ軸方向に揺動させつつ回転工具３５ａを送り方向Ｓ１（図２参照）に送る。送り方向Ｓ１は、Ｚ軸方向に沿い、かつ主軸１４に向かう方向である。この際、主軸移動機構１３は主軸１４をＺ軸方向に揺動させない。
単独穴加工処理においては、まず、制御部３００は、主軸１４及び工具回転機構３７を介して回転工具３５ａの回転方向と主軸１４により把持されるワークＷの回転方向を互いに逆方向となるように異ならせる。これにより、ワークＷと回転工具３５ａの周速差が上がり、加工速度が上がる。
そして、制御部３００は、第１スライド台移動機構３２を介して、回転工具３５ａをＺ軸方向に揺動させつつ回転工具３５ａを送り方向Ｓ１（図２参照）に送る。送り方向Ｓ１は、Ｚ軸方向に沿い、かつ主軸１４に向かう方向である。この際、主軸移動機構１３は主軸１４をＺ軸方向に揺動させない。
【0020】
図４に示すように、単独穴加工処理における回転工具３５ａは、波形ＳＣに沿って揺動しつつワークＷへの切り込み量を多くなるように移動する。波形ＳＣは、一次関数で示される直線状の送り成分Ｌに正弦波状の揺動成分が重畳されてなる。これにより、波形ＳＣは、時間の経過とともに極大点が大きくなる正弦波状に形成される。
時刻ｔ１において、回転工具３５ａの位置は、極大点Ｐａに達して回転工具３５ａにより形成される穴の深さは深さＤ１となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間にわたって、回転工具３５ａは穴の底面から離れる方向に退避する。これにより、回転工具３５ａに付着した切粉が分断される。時刻ｔ２において波形ＳＣの極小点Ｍａに達する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間にわたって、回転工具３５ａは穴の底面に近づく方向に移動し、時刻ｔ３において回転工具３５ａの先端が穴の底面に到達する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間にわたって、回転工具３５ａの位置が波形ＳＣの極大点Ｐｂに向かうことで、回転工具３５ａにより穴が深くなるように切り込まれ、極大点Ｐｂに到達すると、穴の深さは深さＤ２となる。このように、波形ＳＣに従って、回転工具３５ａの切り込みと退避を繰り返しつつ穴が深くなるように回転工具３５ａが揺動する。ＮＣプログラムでは、主軸１４及び回転工具３５ａそれぞれの回転方向と回転速度、回転工具３５ａの送り速度、回転工具３５ａの揺動量（揺動成分の振幅）からなる穴開け加工条件が設定されている。回転工具３５ａの揺動成分の振幅は、切粉が分断される程度に大きく、かつ、加工途中の穴内から外出しない程度に小さく設定されている。
時刻ｔ１において、回転工具３５ａの位置は、極大点Ｐａに達して回転工具３５ａにより形成される穴の深さは深さＤ１となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間にわたって、回転工具３５ａは穴の底面から離れる方向に退避する。これにより、回転工具３５ａに付着した切粉が分断される。時刻ｔ２において波形ＳＣの極小点Ｍａに達する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間にわたって、回転工具３５ａは穴の底面に近づく方向に移動し、時刻ｔ３において回転工具３５ａの先端が穴の底面に到達する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間にわたって、回転工具３５ａの位置が波形ＳＣの極大点Ｐｂに向かうことで、回転工具３５ａにより穴が深くなるように切り込まれ、極大点Ｐｂに到達すると、穴の深さは深さＤ２となる。このように、波形ＳＣに従って、回転工具３５ａの切り込みと退避を繰り返しつつ穴が深くなるように回転工具３５ａが揺動する。ＮＣプログラムでは、主軸１４及び回転工具３５ａそれぞれの回転方向と回転速度、回転工具３５ａの送り速度、回転工具３５ａの揺動量（揺動成分の振幅）からなる穴開け加工条件が設定されている。回転工具３５ａの揺動成分の振幅は、切粉が分断される程度に大きく、かつ、加工途中の穴内から外出しない程度に小さく設定されている。
【0021】
次に、単独切削加工処理について説明する。
図２に示すように、制御部３００は、単独切削加工処理においては、主軸１４を介してワークＷを軸回転させる。そして、制御部３００は、第２スライド台移動機構５２を介してワークＷの外周面に切削工具５８ａの刃先を接触させつつ、主軸移動機構１３を介して主軸１４をワークＷとともにＺ軸方向に揺動させつつ送り方向Ｓ２に送る。送り方向Ｓ２は、Ｚ軸方向に沿い、かつ送り方向Ｓ１に対向する方向である。この際の主軸１４のＺ軸方向の移動を示す波形は、上述した図４に示す波形ＳＣと同様となる。これにより、切削加工においても切粉が分断される。
図２に示すように、制御部３００は、単独切削加工処理においては、主軸１４を介してワークＷを軸回転させる。そして、制御部３００は、第２スライド台移動機構５２を介してワークＷの外周面に切削工具５８ａの刃先を接触させつつ、主軸移動機構１３を介して主軸１４をワークＷとともにＺ軸方向に揺動させつつ送り方向Ｓ２に送る。送り方向Ｓ２は、Ｚ軸方向に沿い、かつ送り方向Ｓ１に対向する方向である。この際の主軸１４のＺ軸方向の移動を示す波形は、上述した図４に示す波形ＳＣと同様となる。これにより、切削加工においても切粉が分断される。
【0022】
次に、切削工具５８ａによる切削加工と回転工具３５ａによる穴開け加工を同時に行う重畳加工処理について説明する。
図２及び図５に示すように、制御部３００は、この重畳加工処理を実行するとき、切削加工に伴って生じる切粉と穴開け加工に伴って生じる切粉の両方の切粉が分断される加工条件で、第１スライド台移動機構３２を介して回転工具３５ａを送り方向Ｓ１に揺動させずに直線的に送り、かつ、主軸移動機構１３を介して主軸１４及びワークＷを送り方向Ｓ２に揺動させながら送る。
図６には、重畳加工処理における、主軸１４の回転角度に対する、主軸１４のＺ軸方向（送り方向Ｓ２）の位置を示す波形ＳＷ及び回転工具３５ａのＺ軸方向（送り方向Ｓ１）の位置を示す直線ＳＤが示されている。主軸１４とともにワークＷは揺動させつつ送り方向Ｓ２に送られる。このため、波形ＳＷは、一次関数の直線状に形成されるワークＷの送り量を指令する直線ＳＡに、正弦波状の揺動成分が重ねられてなる。一方、回転工具３５ａは直線的に送り方向Ｓ１に送られる。このため、直線ＳＤは一次関数の直線状に形成される。
このように、回転工具３５ａが直線的に送られるものの、回転工具３５ａの加工対象であるワークＷは揺動しているため、送り方向Ｓ１におけるワークＷに対する相対的な回転工具３５ａの位置は、直線ＳＤに上記揺動成分が重ねられた波形ＳＢとなる。
図２及び図５に示すように、制御部３００は、この重畳加工処理を実行するとき、切削加工に伴って生じる切粉と穴開け加工に伴って生じる切粉の両方の切粉が分断される加工条件で、第１スライド台移動機構３２を介して回転工具３５ａを送り方向Ｓ１に揺動させずに直線的に送り、かつ、主軸移動機構１３を介して主軸１４及びワークＷを送り方向Ｓ２に揺動させながら送る。
図６には、重畳加工処理における、主軸１４の回転角度に対する、主軸１４のＺ軸方向（送り方向Ｓ２）の位置を示す波形ＳＷ及び回転工具３５ａのＺ軸方向（送り方向Ｓ１）の位置を示す直線ＳＤが示されている。主軸１４とともにワークＷは揺動させつつ送り方向Ｓ２に送られる。このため、波形ＳＷは、一次関数の直線状に形成されるワークＷの送り量を指令する直線ＳＡに、正弦波状の揺動成分が重ねられてなる。一方、回転工具３５ａは直線的に送り方向Ｓ１に送られる。このため、直線ＳＤは一次関数の直線状に形成される。
このように、回転工具３５ａが直線的に送られるものの、回転工具３５ａの加工対象であるワークＷは揺動しているため、送り方向Ｓ１におけるワークＷに対する相対的な回転工具３５ａの位置は、直線ＳＤに上記揺動成分が重ねられた波形ＳＢとなる。
【0023】
重畳加工において、加工条件によっては、穴開け加工に伴って生じる切粉は分断されない場合がある。例えば、図５に示すように、回転工具３５ａの送り方向Ｓ１への送り速度が主軸１４の送り方向Ｓ２への送り速度よりも速い場合には、主軸１４の揺動によっても回転工具３５ａの刃先はワークＷから離れずに穴開け加工に伴って生じる切粉は分断されないおそれがある。重畳加工において、穴開け加工に伴って生じる切粉が分断されない比較例として、図７には、直線ＳＤの傾きである回転工具３５ａの送り速度が直線ＳＡの傾きである主軸１４の送り速度よりも速い、直線ＳＤの傾きが直線ＳＡの傾きよりも大きい場合が示されている。この場合、波形ＳＢの極大点ＰＨは、極大点ＰＨの１．５周期後の極小点ＰＬよりも小さくなり、回転工具３５ａの空振り領域が形成されずに、切粉が分断されない。図７の比較例では、主軸１４の送り速度は０．０１８ｍｍ／ｒｅｖに設定され、回転工具３５ａの送り速度は０．０３ｍｍ／ｒｅｖに設定され、主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１．５に設定されている。
【0024】
本実施形態の重畳加工においては、回転工具３５ａの送り方向Ｓ１への送り速度が主軸１４の送り方向Ｓ２への送り速度以下に設定される。この場合には、主軸１４の揺動によって回転工具３５ａの刃先はワークＷから離れるため穴開け加工に伴って生じる切粉は分断される。この穴開け加工に伴って生じる切粉は分断される例として、図６には、直線ＳＤの傾きである回転工具３５ａの送り速度が直線ＳＡの傾きである主軸１４の送り速度以下、すなわち、直線ＳＤの傾きが直線ＳＡの傾き以下の場合が示されている。この場合に、波形ＳＢの極大点ＰＨは、極大点ＰＨの１．５周期後の極小点ＰＬよりも大きくなり、空振り領域Ｋが形成されて、切粉が分断される。なお、この場合であっても、主軸１４の揺動量（揺動振幅）が極端に小さければ空振り領域Ｋが形成されないことになる。この点を加味して、主軸１４の揺動量は空振り領域Ｋが形成される値に設定される。図６の例では、主軸１４の送り速度は０．０１８ｍｍ／ｒｅｖに設定され、回転工具３５ａの送り速度は０．０１ｍｍ／ｒｅｖに設定され、主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１．５に設定され、揺動振幅倍率は上記図６の例と同じ値に設定されている。
【0025】
例えば、重畳加工処理において、ワークＷの材質に応じて、回転工具３５ａとワークＷの回転方向の関係が変えられる。例えば、制御部３００は、ワークＷがアルミニウム系の材質（第１の材質）からなる場合、ワークＷ（主軸１４）の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を逆方向に異ならせる。一方、制御部３００は、ワークＷが鉄系の材質（第２の材質）からなる場合、ワークＷ（主軸１４）の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を同方向とする。ワークＷと回転工具３５ａの回転方向が逆であると、ワークＷと回転工具３５ａの周速差が大きくなり、加工の高速化が図られるというメリットがあるものの、切削熱に伴いワークＷの温度が上昇しやすいというデメリットがある。ここで、アルミニウム系の材質は、鉄系の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しづらい性質を有する。よって、このデメリットは、ワークＷがアルミニウム系の材質である場合には許容できる。一方、ワークＷが鉄系の材質である場合には切削熱に伴いワークＷの温度が上昇しやすいため、ワークＷと回転工具３５ａの回転方向を同方向としてワークＷと回転工具３５ａの周速差を小さくして切削熱に伴うワークＷの温度上昇を抑制することが好ましい。
例えば、ワークＷの材質に係る情報は、例えば、ＮＣプログラムに含まれる。制御部３００は、実行するＮＣプログラムに含まれるワークＷの材質に係る情報に基づき、ワークＷの材質がアルミニウム系であるか鉄系であるかを判別して、重畳加工時の回転工具３５ａとワークＷの回転方向を決定する。
以上で、重畳加工処理の説明を終了する。
例えば、ワークＷの材質に係る情報は、例えば、ＮＣプログラムに含まれる。制御部３００は、実行するＮＣプログラムに含まれるワークＷの材質に係る情報に基づき、ワークＷの材質がアルミニウム系であるか鉄系であるかを判別して、重畳加工時の回転工具３５ａとワークＷの回転方向を決定する。
以上で、重畳加工処理の説明を終了する。
【0026】
制御部３００は、上述した穴開け加工を行う際、主軸１４の回転速度を一定速度に保ち、回転工具３５ａの回転方向と回転速度により、主軸１４により把持されたワークＷに対する相対的な回転工具３５ａの回転速度を調整する。これにより、例えば、単独切削加工から単独穴加工又は重畳加工に移行する際に、主軸１４の回転速度を変化させる必要がなくなり、加工時間を短縮することができる。例えば、ワークＷと回転工具３５ａの周速差を大きくしたい場合には、主軸１４の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を逆方向とする。さらに周速差を大きくしたい場合には回転工具３５ａの回転速度を上げる。一方、ワークＷと回転工具３５ａの周速差を小さくしたい場合には、主軸１４の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を同方向とする。さらに周速差を小さくしたい場合には回転工具３５ａの回転速度を主軸１４の回転速度に近づける。
【0027】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）工作機械１は、ワークＷを把持しつつ軸回転する主軸１４と、主軸１４により把持されたワークＷに穴加工の一例である穴開け加工を行う回転工具３５ａを回転させる工具回転機構３７と、主軸１４の回転軸に沿う軸線方向（Ｚ軸方向）に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に移動させる第１移動機構の一例である第１工具移動機構３０と、主軸１４及び工具回転機構３７を介してワークＷと回転工具３５ａの両方を回転させた状態において、第１工具移動機構３０を介してＺ軸方向に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させつつ回転工具３５ａによりワークＷに穴開け加工を行う制御部３００と、を備える。
この構成によれば、穴開け加工中に、回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させることにより、穴開け加工に伴い発生する切粉が分断される。よって、この穴開け加工中において、切粉を分断するために回転工具３５ａの刃先を加工中のワークＷの穴内から外出させる必要がないため、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。また、切粉が分断されるため、切粉が回転工具３５ａに絡まることを抑制でき、ひいては、切粉が絡まることで回転工具３５ａが折れることを抑制できる。特に、ワークＷの回転方向と回転工具３５ａの回転方向が逆である場合には、ワークＷと回転工具３５ａの周速差が大きくなりやすく、切粉が回転工具３５ａに絡まりやすいため、切粉を分断することは有益である。
例えば、図８（ａ）～（ｄ）に示す比較例では、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出しながら穴開け加工を行うステップ加工又はインチング加工が行われている。例えば、図８（ａ）に示すように、回転工具３５ａをワークＷに切り込むことで穴を形成し、図８（ｂ）に示すように、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す。これにより、切粉が分断される。次に、図８（ｃ）に示すように、回転工具３５ａをより深くワークＷに切り込むことで穴を深くし、再び、図８（ｄ）に示すように、切粉が分断されるように、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す。このように、ステップ加工又はインチング加工では、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す必要があり、加工時間が長かった。この点、上記実施形態においては、回転工具３５ａを揺動させるため、加工中の穴から完全に外に出す必要がなく、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）工作機械１は、ワークＷを把持しつつ軸回転する主軸１４と、主軸１４により把持されたワークＷに穴加工の一例である穴開け加工を行う回転工具３５ａを回転させる工具回転機構３７と、主軸１４の回転軸に沿う軸線方向（Ｚ軸方向）に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に移動させる第１移動機構の一例である第１工具移動機構３０と、主軸１４及び工具回転機構３７を介してワークＷと回転工具３５ａの両方を回転させた状態において、第１工具移動機構３０を介してＺ軸方向に回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させつつ回転工具３５ａによりワークＷに穴開け加工を行う制御部３００と、を備える。
この構成によれば、穴開け加工中に、回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的に揺動させることにより、穴開け加工に伴い発生する切粉が分断される。よって、この穴開け加工中において、切粉を分断するために回転工具３５ａの刃先を加工中のワークＷの穴内から外出させる必要がないため、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。また、切粉が分断されるため、切粉が回転工具３５ａに絡まることを抑制でき、ひいては、切粉が絡まることで回転工具３５ａが折れることを抑制できる。特に、ワークＷの回転方向と回転工具３５ａの回転方向が逆である場合には、ワークＷと回転工具３５ａの周速差が大きくなりやすく、切粉が回転工具３５ａに絡まりやすいため、切粉を分断することは有益である。
例えば、図８（ａ）～（ｄ）に示す比較例では、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出しながら穴開け加工を行うステップ加工又はインチング加工が行われている。例えば、図８（ａ）に示すように、回転工具３５ａをワークＷに切り込むことで穴を形成し、図８（ｂ）に示すように、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す。これにより、切粉が分断される。次に、図８（ｃ）に示すように、回転工具３５ａをより深くワークＷに切り込むことで穴を深くし、再び、図８（ｄ）に示すように、切粉が分断されるように、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す。このように、ステップ加工又はインチング加工では、回転工具３５ａを加工中の穴から完全に外に出す必要があり、加工時間が長かった。この点、上記実施形態においては、回転工具３５ａを揺動させるため、加工中の穴から完全に外に出す必要がなく、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。
【0028】
（２）工作機械１は、主軸１４とともに軸回転するワークＷの外周面の切削加工を行う切削工具５８ａをＺ軸方向に主軸１４に対して相対的に移動させる第２移動機構の一例である主軸移動機構１３を備える。制御部３００は、回転工具３５ａによりワークＷに穴開け加工を行う際には第１工具移動機構３０を介して回転工具３５ａを主軸１４に対して相対的にＺ軸方向に揺動させ、ワークＷの外周面を切削工具５８ａにより切削加工を行う際には主軸移動機構１３を介して切削工具５８ａを主軸１４に対して相対的にＺ軸方向に揺動させる。
この構成によれば、穴開け加工を行う際には回転工具３５ａがワークＷに対して相対的にＺ軸方向に揺動され、切削加工を行う際には切削工具５８ａがワークＷに対して相対的にＺ軸方向に揺動される。これにより、穴開け加工及び切削加工の何れかが単独で行われる場合に確実に切粉が分断される。
この構成によれば、穴開け加工を行う際には回転工具３５ａがワークＷに対して相対的にＺ軸方向に揺動され、切削加工を行う際には切削工具５８ａがワークＷに対して相対的にＺ軸方向に揺動される。これにより、穴開け加工及び切削加工の何れかが単独で行われる場合に確実に切粉が分断される。
【0029】
（３）工作機械１は、主軸１４をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構１３を備える。制御部３００は、切削加工と穴開け加工を同時に行う重畳加工の際には、切削加工に伴って生じる切粉と穴開け加工に伴って生じる切粉の両方が分断されるように、主軸移動機構１３を介して主軸１４をワークＷとともにＺ軸方向に揺動させる。
この構成によれば、重畳加工の際に、切削加工に伴って生じる切粉と穴開け加工に伴って生じる切粉の両方が分断される。これにより、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。
この構成によれば、重畳加工の際に、切削加工に伴って生じる切粉と穴開け加工に伴って生じる切粉の両方が分断される。これにより、切粉を分断しつつ加工時間を短くすることができる。
【0030】
（４）制御部３００は、第１の材質からなるワークＷについて切削加工と穴開け加工を同時に行う際には、主軸１４及び工具回転機構３７を介して回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を異ならせる。制御部３００は、第１の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しやすい第２の材質からなるワークＷについて切削加工と穴開け加工を同時に行う際には、主軸１４及び工具回転機構３７を介して回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を同方向とする。
この構成によれば、第１の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しやすい第２の材質からなるワークＷについては、回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を同方向とすることにより、回転工具３５ａとワークＷの周速差を小さくでき、切削熱に伴うワークＷの温度上昇を抑制できる。一方、第２の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しづらい第１の材質からなるワークＷについては、回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を異ならせることにより、回転工具３５ａとワークＷの周速差を大きくでき、加工時間を短縮することができる。
この構成によれば、第１の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しやすい第２の材質からなるワークＷについては、回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を同方向とすることにより、回転工具３５ａとワークＷの周速差を小さくでき、切削熱に伴うワークＷの温度上昇を抑制できる。一方、第２の材質よりも切削熱に伴い温度が上昇しづらい第１の材質からなるワークＷについては、回転工具３５ａの回転方向と主軸１４の回転方向を異ならせることにより、回転工具３５ａとワークＷの周速差を大きくでき、加工時間を短縮することができる。
【0031】
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
【0032】
（変形例）
上記実施形態においては、回転工具３５ａ又は切削工具５８ａはＺ軸方向のみに揺動されていたが、Ｚ軸方向に加えて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも何れかの方向にも揺動されてもよい。
また、上記実施形態においては、回転工具３５ａは、ワークＷの端面に穴開け加工を行うドリルであったが、ドリルに限らず回転工具であれば何でもよく、例えば、エンドミルであってもよい。
また、上記実施形態における第１工具移動機構３０は、Ｚ軸方向に主軸１４に対向する位置に設けられていてもよい。
また、第２工具移動機構５０は省略されてもよい。
上記実施形態においては、回転工具３５ａ又は切削工具５８ａはＺ軸方向のみに揺動されていたが、Ｚ軸方向に加えて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも何れかの方向にも揺動されてもよい。
また、上記実施形態においては、回転工具３５ａは、ワークＷの端面に穴開け加工を行うドリルであったが、ドリルに限らず回転工具であれば何でもよく、例えば、エンドミルであってもよい。
また、上記実施形態における第１工具移動機構３０は、Ｚ軸方向に主軸１４に対向する位置に設けられていてもよい。
また、第２工具移動機構５０は省略されてもよい。
【0033】
上記実施形態においては、単独穴加工時に、回転工具３５ａをＺ軸方向に揺動させつつ送っていたが、これに限らず、主軸移動機構１３を介してワークＷ（主軸１４）をＺ軸方向に揺動させつつ送ってもよい。この場合、主軸移動機構１３が第１移動機構に相当する。
また、単独穴加工時に、回転工具３５ａとワークＷ（主軸１４）の一方をＺ軸方向に送って、回転工具３５ａとワークＷ（主軸１４）の他方を揺動させてもよい。
また、単独穴加工時に、回転工具３５ａとワークＷ（主軸１４）の一方をＺ軸方向に送って、回転工具３５ａとワークＷ（主軸１４）の他方を揺動させてもよい。
【0034】
上記実施形態においては、制御部３００は、ワークＷの材質に応じて、ワークＷ（主軸１４）の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を逆方向と同方向の何れかとしていたが、ワークＷの材質に関わらず、ワークＷ（主軸１４）の回転方向と回転工具３５ａの回転方向を逆方向と同方向の何れか一方としてもよい。
【0035】
上記実施形態においては、制御部３００は、重畳加工時に、主軸移動機構１３を介して主軸１４及びワークＷを送り方向Ｓ１に揺動させつつ送っていたが、これに限らず、主軸１４及びワークＷを揺動させずに送り方向Ｓ１に送り、第１スライド台移動機構３２を介して回転工具３５ａを揺動させつつ送り方向Ｓ２に送ってもよい。これにより、穴開け加工に伴い発生する切粉を確実に分断することができる。また、例えば、制御部３００は、回転工具３５ａ及び切削工具５８ａの切り込み量及び送り速度に基づき、重畳加工において穴開け加工に伴い発生する切粉と切削加工に伴い発生する切粉の何れかが絡まりやすいかを予測し、穴開け加工に伴い発生する切粉が回転工具３５ａに絡まりやすいと予測すると回転工具３５ａを揺動させ、切削加工に伴い発生する切粉が切削工具５８ａに絡まりやすいと予測すると主軸１４を揺動させてもよい。また、制御部３００は、重畳加工において回転工具３５ａと主軸１４の何れを揺動させるかを作業者に選択させ、この選択結果に応じて回転工具３５ａ又は主軸１４を揺動させてもよい。
また、上記実施形態において、制御部３００は、重畳加工処理を行わなくてもよい。
また、上記実施形態において、制御部３００は、重畳加工処理を行わなくてもよい。
【0036】
上記実施形態においては、第２工具移動機構５０は、第２スライド台５１をＺ軸方向に移動不可能な構成であったが、これに限らず、図９及び図１０に示すように、第２スライド台５１をＺ軸方向（Ｚ２軸方向）に移動させるＺ移動機構５２Ｚを備えていてもよい。Ｚ移動機構５２Ｚは、Ｘ移動機構５２Ｘ等と同様に、モータ、ボールねじ及びナットを有する。
図９に示すように、工作機械１から主軸移動機構１３が省略されて、主軸１４がＺ軸方向に移動不可能な構成であってもよいし、図１０に示すように、工作機械１は、主軸１４をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構１３を備えていてもよい。
図９及び図１０の変形例においては、Ｚ移動機構５２Ｚが第２移動機構に相当してもよい。この場合、制御部３００は、単独切削加工時に、Ｚ移動機構５２Ｚを介して切削工具５８ａを主軸１４に対してＺ軸方向に揺動させつつ送り方向Ｓ２に送る。特に、図１０の変形例では、単独切削加工時に、切削工具５８ａとワークＷ（主軸１４）の一方をＺ軸方向に送って、切削工具５８ａとワークＷ（主軸１４）の他方を揺動させてもよい。
図９に示すように、工作機械１から主軸移動機構１３が省略されて、主軸１４がＺ軸方向に移動不可能な構成であってもよいし、図１０に示すように、工作機械１は、主軸１４をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構１３を備えていてもよい。
図９及び図１０の変形例においては、Ｚ移動機構５２Ｚが第２移動機構に相当してもよい。この場合、制御部３００は、単独切削加工時に、Ｚ移動機構５２Ｚを介して切削工具５８ａを主軸１４に対してＺ軸方向に揺動させつつ送り方向Ｓ２に送る。特に、図１０の変形例では、単独切削加工時に、切削工具５８ａとワークＷ（主軸１４）の一方をＺ軸方向に送って、切削工具５８ａとワークＷ（主軸１４）の他方を揺動させてもよい。
【符号の説明】
【0037】
１…工作機械、１０…主軸ユニット、１１…主軸台、１３…主軸移動機構、１４…主軸、３０…第１工具移動機構、３２…第１スライド台移動機構、３２Ｘ，５２Ｘ…Ｘ移動機構、３２Ｙ，５２Ｙ…Ｙ移動機構、３２Ｚ，５２Ｚ…Ｚ移動機構、３５…第１工具ユニット、３５ａ…回転工具、３５ｂ，３５ｃ，５８ｂ…工具、３６，５６…工具支持部、３７…工具回転機構、３７ａ…モータ、３７ｂ…伝達機構、４１…第１スライド台、５０…第２工具移動機構、５１…第２スライド台、５２…第２スライド台移動機構、５８…第２工具ユニット、５８ａ…切削工具、３００…制御部、Ｋ…空振り領域、Ｌ…送り成分、Ｓ…ベッド、ＳＣ，ＳＢ，ＳＷ…波形、Ｓ１，Ｓ２…送り方向、Ｗ…ワーク、ＳＡ，ＳＤ…直線、ＰＨ，Ｐａ，Ｐｂ…極大点、ＰＬ，Ｍａ…極小点、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４…時刻
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
