特開 2024-46052 ＮＣプログラムおよび記録媒体

(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】P2024046052

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】ＮＣプログラムおよび記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4093 20060101AFI20240327BHJP

   B23B 1/00 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

G05B19/4093 M

B23B1/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151209

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】家田 涼平

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 聡

【テーマコード（参考）】

3C045

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C045AA01

3C269AB02

3C269BB01

3C269CC01

3C269CC17

3C269EF02

3C269EF20

3C269EF39

3C269EF53

3C269EF59

3C269QC01

3C269QC03

3C269QD02

(57)【要約】

【課題】簡易に振動切削を実現することが可能なＮＣプログラムを提供すること。
【解決手段】ワーク２２を切削する切削工具２３をワーク２２に対して相対的に回転させながら切削加工する際にワーク２２に対して切削工具２３を加工送り方向Ａに沿って相対的に送るように設定された送り動作と、ワークに対して切削工具２３を加工送り方向に沿って相対的に振動させる振動波形とに基づいて設定された振動切削波形に沿って、切削工具２３をワーク２２に対して相対的に移動させるように、切削工具２３のワーク２２に対する直線または円弧の複数の移動指令を作成する移動指令作成ステップをプロセッサに実行させるためのＮＣプログラムである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを切削する切削工具を前記ワークに対して相対的に回転させながら切削加工する際に前記ワークに対して前記切削工具を加工送り方向に沿って相対的に送るように設定された送り動作と、前記ワークに対して前記切削工具を前記加工送り方向に沿って相対的に振動させる振動波形とに基づいて設定された振動切削波形に沿って、前記切削工具を前記ワークに対して相対的に移動させるように、前記切削工具の前記ワークに対する直線または円弧の複数の移動指令を作成する移動指令作成ステップをプロセッサに実行させるためのＮＣプログラム。

【請求項2】

前記移動指令作成ステップは、前記ワークに対する前記切削工具の前の座標から前記振動切削波形上の次の移動先の座標に関する情報を算出して、前記情報を含む前記移動指令を作成する算出ステップを複数含み、
前記ＮＣプログラムは、前記移動先の座標に移動するように、前記ワークに対して前記切削工具を前記加工送り方向に沿って相対的に送る送り駆動部に前記移動指令を出力する出力ステップを更に前記プロセッサに実行させ、
前記切削加工の始点から終点まで、前記算出ステップと前記出力ステップを繰り返すことによって前記ワークに対して前記切削工具を前記振動切削波形に沿って相対的に振動させる、
請求項１に記載のＮＣプログラム。

【請求項3】

前記移動指令作成ステップは、前記ワークに対する前記切削工具の前の座標から前記振動切削波形上の次の移動先の座標に関する情報を算出して、前記情報を含む前記移動指令を作成することを、前記切削加工の始点から終点まで繰り返すことによって前記複数の移動指令を作成し、
前記ＮＣプログラムは、前記複数の移動指令を記憶する記憶ステップを更に前記プロセッサに実行させる、
請求項１に記載のＮＣプログラム。

【請求項4】

ワークを切削する切削工具を前記ワークに対して相対的に回転させながら切削加工する際に前記ワークに対して前記切削工具を加工送り方向に沿って相対的に送るように設定された送り動作と、前記ワークに対して前記切削工具を前記加工送り方向に沿って相対的に振動させる振動波形とに基づいて設定された振動切削波形に沿って、前記切削工具を前記ワークに対して相対的に移動させるような前記切削工具の前記ワークに対する直線または円弧の複数の移動指令が記憶されている記憶部から、前記ワークに対して前記切削工具を前記加工送り方向に沿って相対的に送る送り駆動部に前記移動指令を順次出力する出力ステップをプロセッサに実行させる、
ＮＣプログラム。

【請求項5】

前記振動波形は、正弦波である、
請求項１または４に記載のＮＣプログラム。

【請求項6】

前記振動切削波形は、前記送り動作と、前記振動波形とを足し合わすことによって求められる、
請求項１または４に記載のＮＣプログラム。

【請求項7】

前記移動指令は、
前記切削工具を前記ワークに対して一回転させる際の前記振動波形の振動数と、
前記切削工具を前記ワークに対して一回転させる際の、前記切削工具の前記ワークに対する前記加工送り方向における送り量に対する前記振動波形の振幅の倍率と、
前記移動指令を作成する間隔と、に基づいて作成される、
請求項１または４に記載のＮＣプログラム。

【請求項8】

前記算出ステップは、
前記移動先の座標が前記始点の座標よりも前記加工送り方向に進んでいない場合には、前記移動先の座標を前記始点に設定する、
請求項２に記載のＮＣプログラム。

【請求項9】

前記移動指令作成ステップは、
前記移動先の座標が前記始点の座標よりも前記加工送り方向に進んでいない場合には、前記移動先の座標を前記始点に設定する、
請求項３に記載のＮＣプログラム。

【請求項10】

前記移動指令は、
直線または円弧のどちらの指令であるかを示す情報と、
移動先の座標の情報と、
前記移動先の座標までの移動速度の情報と、を含む、
請求項１に記載のＮＣプログラム。

【請求項11】

請求項１または４に記載のＮＣプログラムを記録した前記プロセッサで読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＮＣプログラムおよび記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークを切削工具に対して相対的に回転させながら、ワークに対して切削工具を相対的に移動させることによって、ワークを切削加工する工作機械が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１に示す工作機械では、ワークに切屑が絡まることを抑制するために、ワークに対して切削工具を加工方向に振動させることによって切屑を分断する手法が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５５９９５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の工作機械は、ワークに対して切削工具を振動させる振動切削の機能を持った制御装置を有しており、制御装置からの指令によって振動切削が行われる。このため、振動切削の機能を予め持たない工作機械で振動切削を行うためには、制御装置自体を乗せ換える等といった大掛かりな変更を行う必要があった。

【0006】

本開示は、簡易に振動切削を実現することが可能なＮＣプログラムおよび記録媒体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】

【0007】

本開示の一態様にかかるＮＣプログラムは、ワークを切削する切削工具をワークに対して相対的に回転させながら切削加工する際にワークに対して切削工具を加工送り方向に沿って相対的に送るように設定された送り動作と、ワークに対して切削工具を加工送り方向に沿って相対的に振動させる振動波形とに基づいて設定された振動切削波形に沿って、切削工具をワークに対して相対的に移動させるように、切削工具のワークに対する直線または円弧の複数の移動指令を作成する移動指令作成ステップをプロセッサに実行させるためのＮＣプログラムである。

【0008】

本開示の他の一態様にかかるＮＣプログラムは、ワークを切削する切削工具をワークに対して相対的に回転させながら切削加工する際にワークに対して切削工具を加工送り方向に沿って相対的に送るように設定された送り動作と、ワークに対して切削工具を加工送り方向に沿って相対的に振動させる振動波形とに基づいて設定された振動切削波形に沿って、切削工具をワークに対して相対的に移動させるように、振動切削波形上の次の移動先の座標または次の移動先の座標までの移動量を含む、切削工具のワークに対する直線または円弧の複数の移動指令が記憶されている記憶部から、ワークに対して切削工具を加工送り方向に沿って相対的に送る送り駆動部に移動指令を順次出力する出力ステップをプロセッサに実行させるためのＮＣプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、簡易に振動切削を実現することが可能なＮＣプログラムおよび記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る切削加工装置の構成を示す模式図である。

【図2】加工方向について説明するためのワークおよび切削工具の模式図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）振動切削波形作成のイメージ図である。

【図4】（ａ）～（ｃ）実施形態の周波数倍率および振幅倍率を説明するための図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）実施形態の制御周期を説明するための図である。

【図6】実施形態のＮＣプログラムを実行したときの切削加工装置の動作を示す図である。

【図7】実施形態のＮＣプログラムを用いた切削振動波形の近似を説明するための図である。

【図8】（ａ）実施形態のマクロ機構を用いたＮＣプログラムの一例を示す図、（ｂ）図８（ａ）のＮＣプログラムの呼び出す指令を示す図である。

【図9】複数の移動指令を記憶したＮＣプログラムの一例を示す図である。

【図10】（ａ）～（ｄ）実施形態のＮＣプログラムを適用可能な加工を説明するための図である。

【図11】（ａ）～（ｃ）実施形態のＮＣプログラムを適用可能な加工を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示に係る実施形態におけるＮＣプログラムについて図面を参照しながら説明する。

【0012】

（切削加工装置）
切削加工装置１０は、ＮＣプログラムによって駆動する。本実施形態に係る切削加工装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、切削加工装置１０の構成を示す模式図である。

【0013】

切削加工装置１０は、切削加工部２０と、切削加工制御装置３０とを備える。

【0014】

（切削加工部）
切削加工部２０は、主軸２１と、被加工物であるワーク２２と、切削工具２３と、主軸駆動部２４と、送り駆動部２５とを有する。図１では、金属の丸棒をワーク２２として、切削工具２３によって丸棒の外形を所望の外形に切削加工する場合を例に挙げて説明する。

【0015】

主軸２１は、回転軸Ｌを中心として回転する。ワーク２２は、主軸２１に取り付けられる。ワーク２２は、主軸２１とともに回転軸Ｌを中心として回転する。

【0016】

切削工具２３は、ワーク２２の切削加工に用いられる。切削工具２３は、加工方向Ａに移動する。これによって、切削工具２３が、ワーク２２に対して加工方向Ａに沿って相対移動しながらワーク２２を切削加工する。加工方向Ａとは、いわゆる送り方向である。

【0017】

切削工具２３は、後述するように、送り側及び逆送り側に振動しながら加工方向Ａに沿って移動する。送り側Ａｆとは、加工方向Ａにおいてワーク２２の加工が進められる側であり、逆送り側Ａｒとは、加工方向Ａにおいて送り側の反対側である。

【0018】

主軸駆動部２４は、主軸２１を回転駆動させる。主軸駆動部２４としては、例えばサーボモータを用いることができる。

【0019】

送り駆動部２５は、送り側Ａｆ及び逆送り側Ａｒに切削工具２３を振動させながら、切削工具２３を加工方向に沿って移動させる。送り駆動部２５は、切削加工制御装置３０からの移動指令に基づいて送り側Ａｆまたは逆送り側Ａｒに移動する。送り駆動部２５としては、例えばサーボモータを用いることができる。送り駆動部２５は、回転軸Ｌに垂直な径方向（Ｘ軸方向）に切削工具２３を適宜移動させることもできる。

【0020】

（加工方向）
図１では、加工方向Ａは、回転軸Ｌと平行な方向として示されているが、これに限られるものではない。

【0021】

図２は、加工方向について説明するための図であり、切削工具２３によるワーク２２の切削形状を示す図である。上述したように切削工具２３は、Ｘ軸とＺ軸の２軸方向に移動可能である。

【0022】

図２に示すワーク２２をテーパ状部分２２ａに切削する際には、Ｚ軸に対して傾斜した直線の加工方向Ａに沿って切削工具２３が移動する。また、振動切削を行う際には、切削工具２３は、Ｚ軸に対して傾斜した加工方向Ａに沿って送り側Ａｆおよび逆送り側Ａｒに振動しながら移動する。

【0023】

また、切削加工を実行するＮＣプログラムでは、ワーク２２に対する切削工具２３の相対的な移動指令は、直線および円弧で行うことができる。すなわち、ＮＣプログラムでは、ワーク２２を、図２に示すような円弧状部分２２ｂに切削できる。円弧状部分２２ｂが形成されるように振動切削を行う場合、切削工具２３は、円弧状の加工方向Ａに沿って送り側Ａｆおよび逆送り側Ａｒに振動しながら移動する。

【0024】

このように、側面視においてワーク２２を直線状に加工する場合には、切削工具２３は、直線の加工方向Ａに沿って送り側Ａｆおよび逆送り側Ａｒに振動させながら移動する。側面視においてワーク２２を円弧状に加工する場合には、切削工具２３は、円弧の加工方向Ａに沿って送り側Ａｆおよび逆送り側Ａｒに振動させながら加工方向Ａに移動する。

【0025】

（切削加工制御装置３０）
図１に戻り、切削加工制御装置３０について説明する。切削加工制御装置３０は、切削加工部２０の制御を行う。切削加工制御装置３０は、制御部３１と、記憶部３２と、入力部３３と、表示部３４と、を有する。

【0026】

制御部３１は、例えばプロセッサを含む。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)である。或いは、プロセッサは、CPUと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサは、記憶部３２に記憶されているＮＣプログラムに従って、送り駆動部２５と主軸駆動部２４に指令を出力して、主軸２１と切削工具２３を駆動する。

【0027】

制御部３１は、ワークを切削加工する際に、切削工具２３を加工方向Ａに沿って所定の振動波形に基づいて相対的に振動させるように、直線または円弧の複数の移動指令を送り駆動部２５に出力する。

【0028】

本実施形態では、切削工具２３が所定の切削振動波形に沿った振動を行うように、所望の加工形状が直線の場合には、切削振動波形を微小な直線に分割し、所望の加工形状が円弧の場合には、切削振動波形を微小な円弧に分割して移動指令を行う。

【0029】

記憶部３２は、切削工具２３によるワーク２２の切削加工に用いられるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プログラムを記録する。記憶部３２は、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリおよびRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含む。メモリは、HDD（Hard Disk Drive）或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでいてもよい。メモリは、非一時的な（non-transitory）プロセッサで読み取り可能な記録媒体の一例である。

【0030】

入力部３３は、たとえばキーボード、マウス、またはタッチパネルを含む。表示部３４は、たとえばディスプレイである。作業者は、表示部３４を見ながら入力部３３を操作して各種設定を入力する。具体的には、作業者は、入力部３３を操作して、切削振動波形を設定するための周波数倍率Iおよび振幅倍率Ｋ、並びに移動指令を出力する間隔である制御周期Ｑを入力する。

【0031】

制御部３１は、入力部３３に入力された周波数倍率Iおよび振幅倍率Ｋに基づいて切削振動波形を算出し、算出した切削振動波形に沿うように、直線または円弧の複数の移動指令を送り駆動部２５に出力して、ＮＣプログラムによる振動切削を実現する。

【0032】

図３（ａ）～（ｃ）は、切削振動波形の作成イメージを示す図である。図３（ａ）は、切削加工する際の切削工具２３に対して設定された送り動作のグラフｇ１を示す図である。グラフｇ１に示す送り動作には、振動が付与されていない。図３（ａ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。座標Ｃは、ワーク２２に対する切削工具２３の加工方向Ａに沿った位置を示す。座標Ｃは、加工方向Ａが直線の場合には、直線に沿った位置を示す。座標Ｃは、加工方向Ａが円弧状の場合には、円弧に沿った位置を示す。座標Ｃは、加工方向Ａに沿った移動距離ともいえる。

【0033】

図３（ａ）では、切削工具２３を図１に示す送り側に進める場合を示している。 Ｃを座標（ｍｍ）とし、Ｃstartを切削の開始座標（ｍｍ）とし、Ｆaveを平均送り速度とし、Ｔを経過時間（ｓ）とすると、図３（ａ）に示すグラフｇ１は、以下の式（１）で表わされる。

【0034】

Ｃ＝Ｃstart＋Ｆave×Ｔ・・・式（１）
このグラフｇ１（設定された送り動作の一例）は、ワーク２２の種類や切削の形状毎に予め設定されており、記憶部３２にＮＣプログラムとして記憶されている。

【0035】

図３（ｂ）は、グラフｇ１に足し合わせる振動波形のグラフｇ２を示す図である。図３（ｂ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。ｆを主軸が１回転したときの送り速度（ｍｍ／ｒｅｖ）とし、θを振動のsin波の回転角（°）とし、Ｋを振幅倍率とし、Ｉを周波数倍率とすると、振動波形のグラフｇ２は、以下の式（２）で表わされる。詳しくは後述するが、振幅倍率Ｋは、振動の振幅が、主軸２１の一回転あたりの送り量に対して何倍であるかを規定する。周波数倍率Ｉは、主軸２１が一回転中において何回振動するかを規定する。

【0036】

Ｃ＝Ｋｆｓｉｎθ・・・式（２）
図３（ｃ）は、グラフｇ１にグラフｇ２を足し合わせて得られる振動切削波形のグラフｇ３を示す図である。図３（ｃ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。グラフｇ３は、以下の式（３）で表わされる。

【0037】

Ｃ＝Ｃstart＋Ｆave・Ｔ＋Ｋｆｓｉｎθ・・・式（３）
なお、切削工具２３が逆送り側に進むときは、グラフｇ１が、Ｃ＝Ｃstart－Ｆave・Ｔとなり、グラフｇ２が、Ｃ＝－Ｋｆｓｉｎθと表されるため、グラフｇ３は、Ｃ＝Ｃstart－Ｆave・Ｔ－Ｋｆｓｉｎθ・・・式（４）と表される。

【0038】

（周波数倍率Ｉ、振幅倍率Ｋ）
次に、上述した周波数倍率Iおよび振幅倍率Ｋについて次に説明する。

【0039】

図４（ａ）は、主軸２１が１回転する時間における切削工具２３の座標Ｃの変化を示すグラフである。図４（ａ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。

【0040】

図４（ａ）では、１回目に主軸２１が１回転した際の振動を付与しない場合のグラフをｍ１で示し、２回目に主軸２１が１回転した際の振動を付与しない場合のグラフをｍ２で示し、３回目に主軸２１が１回転した際の振動を付与しない場合のグラフをｍ３で示し、４回目に主軸２１が１回転した際の振動を付与しない場合のグラフをｍ４で示す。グラフｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４は、図３（ａ）のグラフｇ１を主軸２１の１回転分の時間ごとに時刻が０になるように描いたものである。ｍ１～ｍ４は、点線で示されている。主軸２１の１回転分の時間がＴ０と記載されている。

【0041】

グラフｍ１に示すように、１回目の主軸２１の１回転分の時間Ｔ０で、切削工具２３はワーク２２に対して加工方向Ａに沿って座標Ｃstartから座標Ｃ１まで送られる。次に、グラフｍ２に示すように、２回目の主軸２１の１回転分の時間Ｔ０で、切削工具２３はワーク２２に対して加工方向Ａに沿って座標Ｃ１から座標Ｃ２まで送られる。次に、グラフｍ３に示すように、３回目の主軸２１の１回転分の時間Ｔ０で、切削工具２３はワーク２２に対して加工方向Ａに沿って座標Ｃ２から座標Ｃ３まで送られる。次に、グラフｍ４に示すように、４回目の主軸２１の１回転分の時間Ｔ０で、切削工具２３はワーク２２に対して加工方向Ａに沿って座標Ｃ３から座標Ｃ４まで送られる。

【0042】

グラフｎ１～ｎ４は、グラフｍ１～ｍ４に振動波形を足し合わせたものである。グラフｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は、図３（ｃ）のグラフｇ３を主軸２１の１回転分の時間ごとに時刻が０になるように描いたものである。

【0043】

１回目に主軸２１が１回転した際のグラフをｎ１（実線）で示し、２回目に主軸２１が１回転した際のグラフをｎ２（一点鎖線）で示し、３回目に主軸２１が１回転した際のグラフをｎ３（実線）で示し、４回目に主軸２１が１回転した際のグラフをｎ４（二点鎖線）で示す。

【0044】

周波数倍率Ｉは、主軸２１が一回転する間に、切削工具２３がワーク２２に対して相対的に送り方向に何回振動するかを規定する。振幅倍率Ｋは、振動の振幅が、主軸２１の一回転あたりの送り量に対して何倍であるかを規定する。

【0045】

図４（ａ）では、周波数倍率Ｉが０．５に設定され、振幅倍率Ｋが１．０に設定されている。このため、実線のグラフｎ１に示すように、１回目の主軸２１の一回転分の間に、切削工具２３は送り側に移動して戻るように半周期分振動する。そして、一点鎖線のグラフｍ２に示すように、２回目の主軸の一回転分の間に、切削工具２３は、逆送り側に移動して戻るように半周期分振動する。また、振幅倍率Ｋが１．０に設定されているため、主軸１回転分の送り量をＸΔとすると、図４（ａ）に示すように振幅もＸΔに設定されている。

【0046】

ここで、主軸２１の１回転目のグラフｎ１と主軸２１の２回転目のグラフｎ２が重なっている。この重なっている領域Ｒは、１回転目において切削した箇所であるため、２回転目においてワーク２２から切削工具２３が離れる。この領域Ｒにおいて２回転目では切屑が発生しないため、切屑が分断される。また、主軸２１の３回転目のグラフｎ３と主軸２１の４回転目のグラフｎ４も重なっており、重なった領域Ｒにおいて切屑が分断される。

【0047】

図４（ｂ）は、振動波形の周波数倍率Ｉを１．５に設定し、振幅倍率Ｋを１．０に設定した場合において、主軸２１が１回転する時間における切削工具２３の座標Ｃの変化を示すグラフである。図４（ｂ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。図４（ｂ）では、図４（ａ）と同様にグラフｍ１～ｍ４およびグラフｎ１～ｎ４が示されている。

【0048】

図４（ｂ）では、図４（ａ）と比較して、切削振動波形の主軸２１の１回転当たりにおける波の数が多くなっており、１周期と半周期の分の波が示されている。この場合、１回転目のグラフｎ１と２回転目のグラフｎ２が重なる領域Ｒは、主軸２１の一回転に当たり２回発生する。また、３回転目のグラフｎ３と４回転目のグラフｎ４が重なる領域Ｒも、主軸２１の一回転に当たり２回発生する。

【0049】

図４（ｃ）は、振動波形の周波数倍率Ｉを０．５に設定し、振幅倍率Ｋを１．５に設定した場合において、主軸２１が１回転する間における座標Ｃの変化を示すグラフである。図４（ｃ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。図４（ｃ）では、図４（ａ）と同様にグラフｍ１～ｍ４およびグラフｎ１～ｎ４が示されている。

【0050】

図４（ｃ）では、図４（ａ）と比較して、振動波形の振幅が大きくなっている。この場合、図３（ａ）の場合と比較して、領域Ｒの加工方向Ａにおける幅が大きくなる。

【0051】

（制御周期Ｑ）
図５（ａ）および図５（ｂ）は、制御周期Ｑを説明するための図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、主軸１回転分の時間における切削工具２３の座標Ｃの変化を示すグラフである。図５（ａ）および図５（ｂ）における横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸は座標Ｃを示す。

【0052】

図５（ａ）では、図４（ａ）で示した振動切削波形のグラフｎ１を複数の直線または円弧の移動指令で近似している。振動切削波形のグラフを複数の直線または円弧の移動指令で表わしている。具体的には、グラフｎ１を４つの直線または円弧の移動指令で近似している。主軸１回転分の時間をＴ０（ｓ）とすると、制御周期Ｑは、Ｔ０／４で表わされる。図５（ａ）では、グラフｎ１を４つの移動指令で近似することになる。

【0053】

移動指令は、直線または円弧のいずれの指令であるかという情報、次に移動する振動切削波形上の指令座標（次の移動先の一例）の情報と、前の座標から次の指令座標までの移動速度の情報と、を含む。制御部３１は、制御周期Ｑごとに、移動指令を送り駆動部２５に出力する。送り駆動部２５は、移動指令に基づいて切削工具２３をワーク２２に対して相対的に移動する。制御部３１は、所望の加工形状が直線の場合には、直線の移動指令を送り駆動部２５に出力する。また、制御部３１は、所望の加工形状が円弧の場合には、円弧の移動指令を送り駆動部２５に出力する。

【0054】

図５（ａ）では、送り駆動部２５は、移動指令内の、直線か円弧かの情報と、次の指令座標Ｃ１１の情報と、始点座標Ｃstartから座標Ｃ１１までの移動速度の情報とに基づいて、送り駆動部２５を制御し、切削工具２３を始点座標Ｃstartから座標Ｃ１１に移動させる。始点座標Ｃstartから座標Ｃ１１までの移動が、Ｌ１で示されている。なお、縦軸は加工方向Ａに沿った座標を示しているため、直線の移動指令および円弧の移動指令のいずれの移行指令であっても、図上における移動は直線で示される。始点座標Ｃstart、座標Ｃ１１、および下記の座標Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４は、いずれも振動切削波形のグラフｎ１上の座標である。

【0055】

次に、送り駆動部２５は、移動指令内の、直線か円弧かの情報と、次の指令座標Ｃ１２の情報と、座標Ｃ１１から座標Ｃ１２までの移動速度に基づいて、切削工具２３を座標Ｃ１１から座標Ｃ１２まで移動させる。座標Ｃ１１から座標Ｃ１２までの移動が、Ｌ２で示されている。

【0056】

次に、送り駆動部２５は、移動指令内の、直線か円弧かの情報と、次の指令座標Ｃ１３の情報と、座標Ｃ１２から座標Ｃ１３までの移動速度に基づいて、切削工具２３を座標Ｃ１２から座標Ｃ１３まで移動させる。座標Ｃ１２から座標Ｃ１３までの移動が、Ｌ３で示されている。

【0057】

次に、送り駆動部２５は、移動指令内の、直線か円弧かの情報と、次の指令座標Ｃ１４の情報と、座標Ｃ１３から座標Ｃ１４までの移動速度に基づいて、切削工具２３を座標Ｃ１３から座標Ｃ１４まで移動させる。座標Ｃ１３から座標Ｃ１４までの移動が、Ｌ４で示されている。

【0058】

図５（ｂ）は、図５（ａ）よりも制御周期Ｑを短くした場合を示す図である。図５（ｂ）では、１回転分の時間を１０等分しており、振動切削波形のグラフｎ１を１０コの移動指令で近似している。主軸１回転分の時間をＴ０（ｓ）とすると、制御周期Ｑは、Ｔ０／１０で表わされる。分割数を多くすればするほど、振動切削波形に近づくことになる。

【0059】

このように、振動切削波形を複数の直線または円弧の移動指令で近似することによって、切削工具２３を加工方向に沿って振動させながら切削加工を行うことができる。

【0060】

（ＮＣプログラム実行時の切削加工装置１０の動作）
次に、本実施形態のＮＣプログラムを実行した際の切削加工装置１０の動作について説明する。

【0061】

図６は、本実施形態のＮＣプログラムを実行した際の切削加工装置１０の制御動作を示すフロー図である。図７は、本実施形態のＮＣプログラムで近似する振動切削波形を示す図である。図７では、周波数倍率Ｉは、０．５に設定されており、主軸２１が２回転する際に、切削工具２３は１周期振動する。図７では、主軸２１が２回転する時間０～２Ｔ０までの波形が示されている。図７に示すように、制御周期Ｑは、主軸２１の２回転の時間Ｔ０を８分割しているため、制御周期Ｑ＝Ｔ０／４に設定されている。なお、切削の始点座標をＣstartとし、制御周期Ｑごとの振動切削波形上の座標を順次Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、およびＣ１８と示す。

【0062】

制御部３１は、記憶部３２に記憶されているＮＣプログラムを実行することによって、下記のステップの処理を行う。

【0063】

はじめに、ＮＣプログラムが実行されると、制御部３１から主軸駆動部２４に駆動指令が出力され、主軸２１が所定の回転数で回転する。また、制御部３１は、送り駆動部２５に指令を出力し、切削工具２３を始点座標Ｃstartに移動させる。

【0064】

そして、ステップＳ１０において、制御部３１は、制御周期Ｑ、主軸２１の回転数および周波数倍率Ｉより、制御周期当たりのｓｉｎ波（振動波形）の回転角の増加分を計算する。図７に示す例では、１周期が８分割されているため、制御周期Ｑ当たりのsin波の回転角の増分は３６０°÷８＝４５°と計算される。

【0065】

次に、ステップＳ１１において、制御部３１は、前の経過時間と制御周期Ｑを足し合わすことによって、次の経過時間を計算する。具体的には、前の座標が切削の始点座標Ｃstartの場合は前の経過時間が０であるため、制御周期Ｑが次の経過時間となる。また、前の座標が座標Ｃ１１の場合は、前の経過時間がＱであり、制御周期がＱであるため、次の経過時間は２Ｑとなる。

【0066】

次に、ステップＳ１２において、制御部３１は、前のｓｉｎ波の回転角に制御周期当たりの回転角の増分を足して、次のｓｉｎ波の回転角を算出する。具体的には、前の座標が切削の始点座標Ｃstartの場合は、前のｓｉｎ波の回転角が０°であり、制御周期当たりの回転角の増分が４５°であるため、次のｓｉｎ波の回転角は４５°となる。また、前の座標が座標Ｃ１１の場合は、前のｓｉｎ波の回転角が４５°であり、制御周期当たりの回転角の増分が４５°であるため、次のｓｉｎ波の回転角は９０°となる。

【0067】

次に、ステップＳ１３において、制御部３１は、次の経過時間と、次のｓｉｎ波の回転角から、式（３）または式（４）を用いて次の指令座標を計算する。制御部３１は、切削工具２３が送り側に進む場合には、式（３）を用い、切削工具２３が逆送り側に進む場合には、式（４）を用いる。具体的には、前の座標が始点座標Ｃstartの場合、次の指令座標である座標Ｃ１１が計算される。また、前の座標が座標Ｃ１１の場合、次の指令座標である座標Ｃ１２が計算される。

【0068】

次に、ステップＳ１４において、制御部３１は、次の指令座標が始点の座標よりも進んでいるか否かを判断する。

【0069】

ステップＳ１４において、次の指令座標が始点の座標よりも進んでいないと判断された場合、制御は、ステップＳ１５に移動する。そして、ステップＳ１５において、制御部３１は、次の指令座標を始点の座標に修正する。振動によって切削工具２３は逆送り側にも移動するが、その際に始点Ｐ１よりも逆送り側に移動すると、切削工具２３が治具等に干渉するおそれやワーク２２から切削工具２３が離れるおそれがある。これを防ぐために、次の指令座標が始点の座標よりも進んでいない場合、次の指令座標を始点Ｐ１の位置に設定する。仮に座標Ｃ１５やＣ１６が始点座標Ｃstartよりも送り側に進んでいない場合、次の座標Ｃ１５やＣ１６は始点座標Ｃstartの座標に設定される。なお、ステップＳ１４とステップＳ１５は省略してもよい。

【0070】

ステップＳ１４またはステップＳ１５の次に、ステップＳ１６において、制御部３１は、次の指令座標が切削の終点の座標を超えているか否かを判断する。

【0071】

ステップＳ１６において、次の指令座標が切削の終点の座標を超えていると判断された場合、始点から終点までの切削が終了したと判断して制御が終了する。

【0072】

一方、ステップＳ１６において、次の指令座標が切削の終点の座標を超えていないと判断された場合、制御はステップＳ１７に移動し、ステップＳ１７において、制御部３１は、前の座標、次の指令座標、および制御周期Ｑから移動速度を計算する。具体的には、前の座標と次の座標から移動距離を算出し、その移動距離を制御周期Ｑの間に移動するための移動速度を計算する。ステップＳ１０～Ｓ１３およびステップＳ１７が、算出ステップの一例に対応し、ステップＳ１０～Ｓ１３およびステップＳ１７を繰り返すことが、移動指令作成ステップの一例に対応する。

【0073】

次に、ステップＳ１８において、制御部３１は、直線または円弧のいずれの指令かの情報、次の指令座標の情報、および移動速度の情報を含む移動指令を、送り駆動部２５に出力する。なお、制御部３１は、加工形状が直線の場合には、直線の指令とし、加工形状が円弧の場合には、円弧の指令とする。

【0074】

これにより、切削工具２３はワーク２２に対して次の指令座標に移動する。例えば、前の座標が始点座標Ｃstartの場合、切削工具２３は加工方向Ａに沿って次の座標Ｃ１１に図上直線的に移動する。ステップＳ１８が、出力ステップの一例に対応する。

【0075】

次に、制御はステップＳ１１に戻り、ステップＳ１５において、次の指令座標が切削の終点の座標を超えていると判断されるまで、ステップＳ１１～ステップＳ１７の制御が繰り返される。これによって、切削工具２３は座標Ｃstart、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４・・・と図上直線的に順次移動していき、切削振動波形に沿うように切削工具２３をワーク２２に対して移動することができる。このため、振動しながらワーク２２の切削を行うことができる。

【0076】

以上のように、本実施形態では、ＮＣプログラムによって切削振動波形を複数の微小な直線または円弧の移動指令を組み合わせて実現している。このため、振動切削機能を予め有していない切削加工装置に対しても大掛かりな変更を行わずに、本開示のＮＣプログラムを実行するだけで容易に振動切削を行うことが可能となる。

【0077】

本開示のＮＣプログラムは、切削加工装置１０に搭載のマクロ機能を利用して実現することができる。図８（ａ）は、マクロ機能を用いたマクロプログラムの一例を示す図である。図８（ａ）に示すＮＣプログラムでは、上から４行目が、微小な直線移動を行う指令２０１を示す。上から５行目～１０行目が、次の指令座標と移動速度の計算を行う指令２０２を示す。上から２行目は、終点の座標を超えるまで繰り返すループの指令２０３を示す。図８（ｂ）は、マクロプログラムを呼び出す指令を示す。図８（ｂ）に示す左部分２０４は、記憶部３２に記憶されているマクロの番号を示す。図８（ｂ）に示す右部分２０５は、マクロプログラムの呼び出し時に与える振動条件を示す。振動条件は、周波数倍率Ｉ、振幅倍率Ｋ、および制御周期Ｑである。

【0078】

（他の実施形態）
本開示は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

【0079】

（Ａ）
上記実施形態では、切削加工装置１０において、ＮＣプログラムが実行されることによって、制御部３１が移動指令を作成し、送り駆動部２５に出力する毎に切削工具２３が移動しているが、移動指令を作成する毎に出力せず、作成した複数の移動指令を記録した後に、記録した複数の移動指令に基づいて切削工具２３が駆動されてもよい。すなわち、全ての移動指令を予め作成して記憶し、記憶した移動指令に基づいて切削工具２３を移動させてもよい。

【0080】

この場合、切削加工装置１０において複数の移動指令を作成しなくてもよく、別途設けられた装置によってＮＣプログラムを用いて複数の移動指令を作成して記録してもよい。複数の移動指令を記憶したＮＣプログラムを有線、無線、またはＳＤカード等の記録媒体を用いて、切削加工装置１０の記憶部３２に記憶し、切削加工装置１０は、記憶された複数の移動指令に基づいて送り駆動部２５を制御することによって振動切削を実現することができる。図９は、複数の移動指令を記憶したＮＣプログラムの一例を示す図である。それぞれの行において次の指令座標の絶対座標を示す指令２０６と、その指令座標までの速度を示す指令２０７が示されている。

【0081】

なお、複数の移動指令を作成して記憶する際の制御フローは、図６で説明したフローにおけるステップＳ１８の移動指令を、移動指令を記憶するステップ（記憶ステップの一例）に変更したものとなる。

【0082】

（Ｂ）
上記実施形態および上記（Ａ）では、次の指令座標を算出しており、次の指令座標が、次の移動先の座標に関する情報の一例に対応するが、次の移動先の座標に関する情報は、次の指令座標に限らなくてもよく、次の指令座標への移動量であってもよい。すなわち、図８（ａ）および図９のプログラムにおいて絶対座標に代えて移動量が用いられてもよい。

【0083】

（Ｃ）
上記実施形態では、本開示のＮＣプログラムを用いてワーク２２の外形旋削する場合について説明したが、本開示のＮＣプログラムを適用させる加工は、外形旋削に限らなくてもよい。

【0084】

本開示のＮＣプログラムは、図１０（ａ）～図１０（ｄ）に示すような加工に対しても適用することができる。

【0085】

図１０（ａ）には、端面旋削が示されている。端面旋削では、ワーク２２の端面２２ｅが切削工具２３で切削される。加工方向Ａは、例えば回転軸Ｌに対して垂直な方向となる。

【0086】

図１０（ｂ）には、溝入れ加工が示されている。溝入れ加工では、ワーク２２の側面２２ｃに切削工具２３によって周方向に沿って溝が形成される。加工方向Ａは、例えば回転軸Ｌに対して垂直な方向となる。

【0087】

図１０（ｃ）には、ボーリング加工が示されている。ボーリング加工では、ワーク２２に切削工具２３によって孔２２ｄが形成される。ボーリング加工では、切削工具２３が回転する。加工方向Ａは、例えば回転軸Ｌと平行な方向となる。

【0088】

図１０（ｄ）には、ドリル加工が示されている。ドリル加工では、ワーク２２に切削工具２３としてのドリルによって孔が形成される。ドリル加工では、切削工具２３が回転する。加工方向Ａは、例えば回転軸Ｌと平行な方向となる。

【0089】

（Ｄ）
上記実施形態では、ワーク２２が回転し、切削工具２３が加工方向に沿って振動しているが、これに限らなくてもよく、ワーク２２と切削工具２３のいずれが回転し、いずれが振動するかは適宜変更してもよい。

【0090】

図１１（ａ）は、切削工具２３が回転し、切削工具２３が加工方向Ａに沿って振動する例を示す図である。図１１（ａ）では、切削工具２３が主軸２１ととともに回転する。切削工具２３の加工方向（振動方向）Ａは、Ｚ軸と平行に設定されている。

【0091】

図１１（ｂ）は、ワーク２２が回転し、切削工具２３が加工方向Ａに沿って振動する例を示す図である。図１１（ｂ）では、ワーク２２が主軸２１とともに回転する。切削工具２３の加工方向（振動方向）Ａは、Ｚ軸と平行に設定されている。

【0092】

図１１（ｃ）は、ワーク２２が回転し、ワーク２２が加工方向Ａに沿って振動する例を示す図である。図１１（ｃ）では、ワーク２２が主軸２１とともに回転し、加工方向Ａに沿って振動する。加工方向Ａは、Ｚ軸と平行に設定されている。

【0093】

（Ｅ）
上記実施形態では、直線の移動指令と円弧の移動指令のうちいずれか一方のみを用いているが、所望の形状に基づいて直線の移動指令と円弧の移動指令を組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本開示のＮＣプログラムは、簡易に振動切削を実現することが可能な効果を有し、既存の切削加工装置であっても容易に振動切削加工を実現することができる。

【符号の説明】

【0095】

１０ ：切削加工装置
２０ ：切削加工部
２１ ：主軸
２２ ：ワーク
２２ａ ：円弧状部分
２２ｂ ：テーパ状部分
２２ｃ ：側面
２２ｄ ：孔
２２ｅ ：端面
２３ ：切削工具
２４ ：主軸駆動部
２５ ：送り駆動部
３０ ：切削加工制御装置
３１ ：制御部
３２ ：記憶部
３３ ：入力部
３４ ：表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】