(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】
(24)【登録日】2023-02-22
(45)【発行日】2023-03-03
(54)【発明の名称】工作機械
(51)【国際特許分類】
B23B 1/00 20060101AFI20230224BHJP
G05B 19/4093 20060101ALI20230224BHJP
B23Q 15/013 20060101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
B23B1/00 A
G05B19/4093 M
B23Q15/013
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019019981
(22)【出願日】2019-02-06
(65)【公開番号】P2020124793
(43)【公開日】2020-08-20
【審査請求日】2021-10-13
(73)【特許権者】
【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】岩渕 健児
(72)【発明者】
【氏名】丸山 洋平
【審査官】中川 康文
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１５０６２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－３２１１３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８５７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０６５９４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５８５１６７０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０１６／０５６５２６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第０３２４１６３７（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１６１７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】再公表特許第２０１６／１５２７６８（ＪＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ １／００－２５／０６
Ｂ２３Ｇ １／００－１１／００
Ｂ２３Ｑ １５／００－１５／２８
Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを把持しつつ軸回転させる主軸と、軸回転する前記ワークに接触することにより前記ワークを加工する工具と、
前記工具を前記ワークに対して前記ワークの軸線に沿う方向に相対的に送る送り動作部と、
前記工具を前記ワークに対して前記ワークの径方向に相対的に揺動させる揺動部と、
前記主軸を介して前記ワークを軸回転させつつ前記送り動作部を介して前記ワークに対して前記工具を送る切り込み加工を所定回数にわたって行い、前記切り込み加工として、前記揺動部を介して前記工具を前記ワークに対して揺動させる揺動加工、及び前記工具を前記ワークに対して揺動させない非揺動加工の何れかを行うねじ切り加工処理部と、を備え、
前記ねじ切り加工処理部は、
前記揺動加工では、切り込み量を、前記主軸の回転角度に対応して変動する揺動波形に従って周期的に変化させ、前記切り込み加工の回数が増えるにつれて切り込み量を大きくしつつ、前記所定回数の前記切り込み加工として、単数回又は複数回の前記揺動加工と単数回又は複数回の前記非揺動加工を交互に行い、
前記非揺動加工の切り込み量を、この非揺動加工の直前に行われる前記揺動加工の前記揺動波形の極大値よりも小さくすることで、この非揺動加工時に前記工具が前記ワークに非接触となる第１空振り領域を形成し、かつ、この非揺動加工の直後に行われる前記揺動加工の前記揺動波形の極小値よりも大きくすることで、この非揺動加工の直後に行われる前記揺動加工時に前記工具が前記ワークに非接触となる第２空振り領域を形成する、
工作機械。
【請求項2】
各前記揺動加工における前記揺動波形の位相は互いに同一である、請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
各前記揺動加工における前記揺動波形の振幅は互いに同一である、請求項１又は２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記ねじ切り加工処理部は、前記所定回数のうち最後の前記切り込み加工として前記非揺動加工を行い、前記最後の切り込み加工としての前記非揺動加工の切り込み量を、前記最後の切り込み加工の直前に行われる前記揺動加工の前記揺動波形の極大値よりも大きくする、
請求項１から３の何れか１項に記載の工作機械。
【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】
従来から、工作機械において、ワークを軸回転させつつ送り方向に送り移動させ、複数回にわたって切り込み加工を行うことでねじ切り加工が行われる。例えば、特許文献１及び２に記載の工作機械においては、切り込み加工に際して工具をワークに対してワーク径方向に往復振動させる。そして、例えば、１回目の切り込み加工における振動波形と２回目の切り込み加工における振動波形の一部が重なるように設定される。これにより、切り込み加工中に、工具がワークに非接触となる領域が形成され、切粉の分断が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５８５１６７０号公報
【文献】国際公開第２０１６／０５６５２６号
【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及び２に記載の工作機械においては、切粉の分断を可能とするため、各振動波形の一部が重なるように振動波形（揺動波形）の位相及び振幅を設定する必要があり、この設定が困難であった。
【0005】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、切粉の分断を可能としつつ揺動波形の設定が簡単とな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させる主軸と、軸回転する前記ワークに接触することにより前記ワークを加工する工具と、前記工具を前記ワークに対して前記ワークの軸線に沿う方向に相対的に送る送り動作部と、前記工具を前記ワークに対して前記ワークの径方向に相対的に揺動させる揺動部と、前記主軸を介して前記ワークを軸回転させつつ前記送り動作部を介して前記ワークに対して前記工具を送る切り込み加工を所定回数にわたって行い、前記切り込み加工として、前記揺動部を介して前記工具を前記ワークに対して揺動させる揺動加工、及び前記工具を前記ワークに対して揺動させない非揺動加工の何れかを行うねじ切り加工処理部と、を備え、前記ねじ切り加工処理部は、前記揺動加工では、切り込み量を、前記主軸の回転角度に対応して変動する揺動波形に従って周期的に変化させ、前記切り込み加工の回数が増えるにつれて切り込み量を大きくしつつ、前記所定回数の前記切り込み加工として、単数回又は複数回の前記揺動加工と単数回又は複数回の前記非揺動加工を交互に行い、前記非揺動加工の切り込み量を、この非揺動加工の直前に行われる前記揺動加工の前記揺動波形の極大値よりも小さくすることで、この非揺動加工時に前記工具が前記ワークに非接触となる第１空振り領域を形成し、かつ、この非揺動加工の直後に行われる前記揺動加工の前記揺動波形の極小値よりも大きくすることで、この非揺動加工の直後に行われる前記揺動加工時に前記工具が前記ワークに非接触となる第２空振り領域を形成する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、工作機械において、切粉の分断を可能としつつ揺動波形の設定が簡単となる。
【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概略正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る工作機械の概略平面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るストレートねじを形成する場合の切り込み加工のサイクルを示す概略図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るテーパねじを形成する場合の切り込み加工のサイクルを示す概略図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る切り込み量と主軸角度の関係を示すグラフである。
【図6】本発明の変形例に係る切り込み量と主軸角度の関係を示すグラフである。
【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、工作機械１全体の台であるベッドＳと、ワークＷを把持しつつ軸回転させる主軸ユニット１０と、主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構１３と、主軸ユニット１０により把持されたワークＷに対して工具３５ａをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する工具機構３０と、工作機械１を制御する制御部３００と、を備える。
図１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、工作機械１全体の台であるベッドＳと、ワークＷを把持しつつ軸回転させる主軸ユニット１０と、主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構１３と、主軸ユニット１０により把持されたワークＷに対して工具３５ａをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する工具機構３０と、工作機械１を制御する制御部３００と、を備える。
【0010】
（主軸ユニット１０）
主軸ユニット１０は、主軸台１１と、ワークＷを回転可能に支持する主軸１４と、を備える。主軸１４は、何れも図示しない、ワークＷを把持するチャックと、チャックで把持したワークＷを回転させるワーク回転用モータと、を備える。Ｚ軸移動機構１３は、送り動作部の一例であり、Ｚ軸モータ１３ｚでボールねじ１３ａを軸回転させることでナット１３ｂとともに主軸ユニット１０をワークＷの軸方向に沿うＺ軸方向に移動させる。
主軸ユニット１０は、主軸台１１と、ワークＷを回転可能に支持する主軸１４と、を備える。主軸１４は、何れも図示しない、ワークＷを把持するチャックと、チャックで把持したワークＷを回転させるワーク回転用モータと、を備える。Ｚ軸移動機構１３は、送り動作部の一例であり、Ｚ軸モータ１３ｚでボールねじ１３ａを軸回転させることでナット１３ｂとともに主軸ユニット１０をワークＷの軸方向に沿うＺ軸方向に移動させる。
【0011】
（工具機構３０）
図１に示すように、工具機構３０は、ベッドＳに固定された固定台４１と、固定台４１に固定されるガイドブッシュ装置８０と、バイト等からなる工具３５ａを有する工具ユニット３５と、工具ユニット３５を高さ方向に沿うＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構３２と、図２に示すように、工具ユニット３５をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構３３と、を備える。Ｘ軸方向又はＹ軸方向はワークＷの径方向に相当する。Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３は、Ｚ軸移動機構１３と同様に、モータ、ボールねじ及びナットにより構成される。Ｚ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３は、制御部３００による制御のもと、工具３５ａを主軸１４により回転されるワークＷに対して移動させることによりワークＷの加工を行う。
なお、Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３の少なくとも何れか一方は、工具３５ａをワークＷに対して相対的にワークＷの径方向に揺動させる揺動部の一例である。
図１に示すように、工具機構３０は、ベッドＳに固定された固定台４１と、固定台４１に固定されるガイドブッシュ装置８０と、バイト等からなる工具３５ａを有する工具ユニット３５と、工具ユニット３５を高さ方向に沿うＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構３２と、図２に示すように、工具ユニット３５をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構３３と、を備える。Ｘ軸方向又はＹ軸方向はワークＷの径方向に相当する。Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３は、Ｚ軸移動機構１３と同様に、モータ、ボールねじ及びナットにより構成される。Ｚ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３は、制御部３００による制御のもと、工具３５ａを主軸１４により回転されるワークＷに対して移動させることによりワークＷの加工を行う。
なお、Ｙ軸移動機構３２及びＸ軸移動機構３３の少なくとも何れか一方は、工具３５ａをワークＷに対して相対的にワークＷの径方向に揺動させる揺動部の一例である。
【0012】
図１に示すように、固定台４１は、主軸１４に把持されたワークＷを中心とした空洞部４１ａを有する。空洞部４１ａには、主軸１４により把持されるワークＷを支持するガイドブッシュ装置８０が搭載されている。なお、ガイドブッシュ装置８０に代えて、ワークＷを支持しないガイドブッシュレス装置が搭載されてもよい。
【0013】
（制御部３００）
制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御するものであり、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによる後述する加工処理等の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。制御部３００は、数値制御（ＮＣ）によって、主軸１４を軸回転させ、Ｚ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、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３を介して工具ユニット３５をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動又は揺動させる。
制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御するものであり、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによる後述する加工処理等の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。制御部３００は、数値制御（ＮＣ）によって、主軸１４を軸回転させ、Ｚ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、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３を介して工具ユニット３５をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動又は揺動させる。
【0014】
制御部３００は、ワークＷの外周にねじを切るねじ切り加工処理を実行するねじ切り加工処理部３０１を備える。
ねじ切り加工処理について簡単に説明すると、ねじ切り加工処理部３０１は、主軸１４とともにワークＷを軸回転させつつ、工具３５ａの刃先がワークＷの外周面に接触するように、Ｚ軸移動機構１３を介して工具３５ａをワークＷに対してＺ軸方向に送る送り動作を行う。これにより、ワークＷに対して切り込み加工が行われ、ワークＷの外周面にはねじ溝が形成される。ねじ切り加工処理部３０１は、複数回にわたって切り込み加工を実行し、切り込み加工の回数が多くなるにつれて切り込み量を大きくする。ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み加工として、工具３５ａをワークＷの径方向に沿って揺動させる揺動加工、及び工具３５ａをワークＷの径方向に揺動させない非揺動加工を交互に行う。揺動加工及び非揺動加工については後で詳述する。
ねじ切り加工処理について簡単に説明すると、ねじ切り加工処理部３０１は、主軸１４とともにワークＷを軸回転させつつ、工具３５ａの刃先がワークＷの外周面に接触するように、Ｚ軸移動機構１３を介して工具３５ａをワークＷに対してＺ軸方向に送る送り動作を行う。これにより、ワークＷに対して切り込み加工が行われ、ワークＷの外周面にはねじ溝が形成される。ねじ切り加工処理部３０１は、複数回にわたって切り込み加工を実行し、切り込み加工の回数が多くなるにつれて切り込み量を大きくする。ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み加工として、工具３５ａをワークＷの径方向に沿って揺動させる揺動加工、及び工具３５ａをワークＷの径方向に揺動させない非揺動加工を交互に行う。揺動加工及び非揺動加工については後で詳述する。
【0015】
次に、図３を参照しつつ、１回分の切り込み加工のサイクルについて詳細に説明する。
図３の矢印Ｊ１に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、工具３５ａの刃先を第１位置Ｐ１からワークＷの径方向内側に直線的に移動させて、第２位置Ｐ２に到達させる。第１位置Ｐ１は、Ｚ軸方向においてワークＷの先端面に対してワークＷから離れた方向に位置し、Ｘ軸方向においてワークＷの外周面に対してワークＷから離れた方向に位置する。第２位置Ｐ２は、Ｘ軸方向において第１位置Ｐ１よりもワークＷに近く、ワークＷの外周面に対して切り込み量だけワークＷの径方向内側に位置する。
図３の矢印Ｊ１に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、工具３５ａの刃先を第１位置Ｐ１からワークＷの径方向内側に直線的に移動させて、第２位置Ｐ２に到達させる。第１位置Ｐ１は、Ｚ軸方向においてワークＷの先端面に対してワークＷから離れた方向に位置し、Ｘ軸方向においてワークＷの外周面に対してワークＷから離れた方向に位置する。第２位置Ｐ２は、Ｘ軸方向において第１位置Ｐ１よりもワークＷに近く、ワークＷの外周面に対して切り込み量だけワークＷの径方向内側に位置する。
【0016】
次に、図３の矢印Ｊ２に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、主軸１４とともにワークＷが軸回転した状態で、工具３５ａを第２位置Ｐ２からＺ軸方向のワークＷの基端側（図３の左側）に送って第３位置Ｐ３に到達させる切り込み加工を行う。これにより、ワークＷの外周面に螺旋状のねじ溝が形成される。ねじ溝のピッチは、主軸１４の回転速度と工具３５ａの送り速度により決まる。
【0017】
そして、図３の矢印Ｊ３に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、工具３５ａの刃先を第３位置Ｐ３からワークＷの径方向外側に移動させて、第４位置Ｐ４に到達させる。第４位置Ｐ４は、第３位置Ｐ３よりもワークＷの径方向外側であってワークＷの外周面から離れて位置する。最後に、図３の矢印Ｊ４に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、工具３５ａの刃先を第４位置Ｐ４から第１位置Ｐ１に戻す。
以上で、１回分の切り込み加工のサイクルが完了する。
以上で、１回分の切り込み加工のサイクルが完了する。
【0018】
図３では、ワークＷの外周面がＺ軸方向に沿って延びる面に切り込み加工が行われ、ストレートねじが形成される。しかしながら、これに限らず、図４に示すように、ワークＷの外周面がＺ軸方向に沿って傾斜したテーパ面に切り込み加工が行われ、テーパねじが形成されてもよい。この場合、図４の矢印Ｊ２に示すように、ねじ切り加工処理部３０１は、工具３５ａの刃先をテーパ面に沿うように第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３まで移動させる。
【0019】
ねじ切り加工処理においては、切り込み加工のサイクルが複数回にわたって繰り返し実行される。これにより、工具３５ａの刃先がワークＷの外周面を複数回にわたって移動する。例えば、奇数回目の切り込み加工においては揺動加工が実行され、偶数回目の切り込み加工においては非揺動加工が実行される。そして、最後の２回の切り込み加工においては非揺動加工が連続的に実行される。
具体的には、図５に示すように、本例では、７回にわたって切り込み加工が実行され、１回目、３回目及び５回目の切り込み加工においては揺動加工が実行され、２回目、４回目、６回目及び７回目の切り込み加工においては非揺動加工が実行される。図５では、１～７回目の切り込み加工について、それぞれ、切り込み量と主軸１４の角度の関係を示す揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５及び直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７が示されている。
揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は、それぞれ１回目、３回目及び５回目の切り込み加工に対応し、主軸１４の角度に対して切り込み量が周期的に変化する正弦波をなす。本例では、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は互いに同一の位相と振幅を有し、切り込み量が異なる。直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７は、それぞれ２回目、４回目、６回目及び７回目の切り込み加工に対応し、主軸１４の角度に対して切り込み量が一定となるように直線状をなす。
具体的には、図５に示すように、本例では、７回にわたって切り込み加工が実行され、１回目、３回目及び５回目の切り込み加工においては揺動加工が実行され、２回目、４回目、６回目及び７回目の切り込み加工においては非揺動加工が実行される。図５では、１～７回目の切り込み加工について、それぞれ、切り込み量と主軸１４の角度の関係を示す揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５及び直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７が示されている。
揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は、それぞれ１回目、３回目及び５回目の切り込み加工に対応し、主軸１４の角度に対して切り込み量が周期的に変化する正弦波をなす。本例では、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は互いに同一の位相と振幅を有し、切り込み量が異なる。直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７は、それぞれ２回目、４回目、６回目及び７回目の切り込み加工に対応し、主軸１４の角度に対して切り込み量が一定となるように直線状をなす。
【0020】
切り込み量は、ワークＷの外周面を基準（０．０００ｍｍ）とした工具３５ａの刃先の位置であり、ワークＷの径方向内側に正の値をとる。切り込み量は切り込み加工の回数が増える毎に大きくなる。本例では、切り込み加工の回数が１回増えると、予め設定される切り込み増加量ずつ切り込み量が大きくなる。この切り込み増加量は、例えば０．０５０ｍｍである。切り込み加工の回数がｎ（ｎは１以上の整数）である場合、切り込み量は「ｎ×０．０５０ｍｍ」に設定される。揺動加工においては、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の中心値が切り込み量となるように設定される。
揺動加工における揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の振幅は本例では０．０６０ｍｍに設定されている。また、本例では、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５における主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１に設定される。
揺動加工における揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の振幅は本例では０．０６０ｍｍに設定されている。また、本例では、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５における主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１に設定される。
【0021】
図５の直線Ｗ２に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動加工における揺動波形Ｗ１の極大値Ｐｋ１よりも小さく、かつ、この非揺動加工の直後の揺動加工における揺動波形Ｗ３の極小値Ｐｋ２よりも大きく設定される。本例では、直線Ｗ２と揺動波形Ｗ１の極大値Ｐｋ１の差、及び直線Ｗ２と揺動波形Ｗ３の極小値Ｐｋ２の差は、０．０１０ｍｍである。
また、図５の直線Ｗ４に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動加工における揺動波形Ｗ３の極大値Ｐｋ１よりも小さく、かつ、この非揺動加工の直後の揺動加工における揺動波形Ｗ５の極小値Ｐｋ２よりも大きく設定される。本例では、直線Ｗ４と揺動波形Ｗ３の極大値Ｐｋ１の差、及び直線Ｗ４と揺動波形Ｗ５の極小値Ｐｋ２の差は、０．０１０ｍｍである。
また、図５の直線Ｗ６に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動加工における揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１よりも小さく設定される。本例では、直線Ｗ６と揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１の差は、０．０１０ｍｍである。
また、図５の直線Ｗ７に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の２回前の切り込み加工である揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１よりも大きく設定される。本例では、直線Ｗ６と直線Ｗ７の差は、０．０５０ｍｍである。
上述のように揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５及び直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７が設定されることにより、工具３５ａがワークＷに非接触となる空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２が形成される。空振り領域Ａｒ１は直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６の非揺動加工時に工具３５ａがワークＷに非接触となる角度領域であり、空振り領域Ａｒ２は揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の揺動加工時に工具３５ａがワークＷに非接触となる角度領域である。
また、図５の直線Ｗ４に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動加工における揺動波形Ｗ３の極大値Ｐｋ１よりも小さく、かつ、この非揺動加工の直後の揺動加工における揺動波形Ｗ５の極小値Ｐｋ２よりも大きく設定される。本例では、直線Ｗ４と揺動波形Ｗ３の極大値Ｐｋ１の差、及び直線Ｗ４と揺動波形Ｗ５の極小値Ｐｋ２の差は、０．０１０ｍｍである。
また、図５の直線Ｗ６に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動加工における揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１よりも小さく設定される。本例では、直線Ｗ６と揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１の差は、０．０１０ｍｍである。
また、図５の直線Ｗ７に示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の２回前の切り込み加工である揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１よりも大きく設定される。本例では、直線Ｗ６と直線Ｗ７の差は、０．０５０ｍｍである。
上述のように揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５及び直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７が設定されることにより、工具３５ａがワークＷに非接触となる空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２が形成される。空振り領域Ａｒ１は直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６の非揺動加工時に工具３５ａがワークＷに非接触となる角度領域であり、空振り領域Ａｒ２は揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の揺動加工時に工具３５ａがワークＷに非接触となる角度領域である。
【0022】
次に、図５を参照しつつ、ねじ切り加工処理部３０１によるねじ切り加工処理について順に説明する。ここでは、図３の矢印Ｊ２で示す切り込み加工のみを説明し、図３の矢印Ｊ１，Ｊ３，Ｊ４で示す工具３５ａの移動については説明を省略する。
ねじ切り加工処理部３０１は、図５の揺動波形Ｗ１で示すように、１回目の切り込み加工においては、切り込み量０．０００ｍｍにて揺動加工を行う。この際、主軸１４の角度が０°～１８０°においては、ワークＷの外周にねじ溝が形成され、主軸１４の角度が空振り領域Ａｒ２に対応する角度範囲（１８０°～３６０°）にあるときには工具３５ａがワークＷの外周面から離れてねじ溝が形成されない。
ねじ切り加工処理部３０１は、図５の揺動波形Ｗ１で示すように、１回目の切り込み加工においては、切り込み量０．０００ｍｍにて揺動加工を行う。この際、主軸１４の角度が０°～１８０°においては、ワークＷの外周にねじ溝が形成され、主軸１４の角度が空振り領域Ａｒ２に対応する角度範囲（１８０°～３６０°）にあるときには工具３５ａがワークＷの外周面から離れてねじ溝が形成されない。
【0023】
次に、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の直線Ｗ２で示すように、２回目の切り込み加工においては、切り込み量０．０５０ｍｍにて非揺動加工を行う。この非揺動加工においては、主軸１４が空振り領域Ａｒ１に対応する角度範囲（５７°～１２３°）にあるときには工具３５ａがワークＷに接触せず切削が行われず、主軸１４が空振り領域Ａｒ１以外の角度範囲（０°～５７°、１２３°～３６０°）にあるときには工具３５ａがワークＷに接触してねじ溝が形成される。非揺動加工において、工具３５ａがワークＷに接触しない角度範囲が存在するため、切粉は分断される。
【0024】
そして、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の揺動波形Ｗ３で示すように、３回目の切り込み加工においては、切り込み量０．１００ｍｍにて揺動加工を行う。この揺動加工においては、主軸１４が空振り領域Ａｒ２に対応する角度範囲（２３７°～３０３°）にあるときには工具３５ａがワークＷに接触せず切削が行われず、主軸１４が空振り領域Ａｒ２以外の角度範囲（０°～２３７°、３０３°～３６０°）にあるときには工具３５ａがワークＷに接触してねじ溝が形成される。揺動加工において、工具３５ａがワークＷに接触しない角度範囲が存在するため、切粉は分断される。
【0025】
次に、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の直線Ｗ４で示すように、４回目の切り込み加工においては、切り込み量０．１５０ｍｍにて非揺動加工を行う。この非揺動加工は、上述した直線Ｗ２で示す２回目の切り込み加工と同様に、空振り領域Ａｒ１にて切粉が分断される。
そして、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の揺動波形Ｗ５で示すように、５回目の切り込み加工においては、切り込み量０．２００ｍｍにて揺動加工を行う。この揺動加工は、上述した揺動波形Ｗ３で示す３回目の切り込み加工と同様に、空振り領域Ａｒ２にて切粉が分断される。
次に、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の直線Ｗ６で示すように、６回目の切り込み加工においては、切り込み量０．２５０ｍｍにて非揺動加工を行う。この非揺動加工は、上述した直線Ｗ２で示す２回目の切り込み加工と同様に、空振り領域Ａｒ１にて切粉が分断される。
直線Ｗ６の非揺動加工が完了したとき、空振り領域Ａｒ１においては、揺動波形Ｗ５の揺動加工により、直線Ｗ６の非揺動加工における切り込み量よりも大きく切削されている。よって、ワークＷの外周面の空振り領域Ａｒ１において凹部が形成されている。
そして、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の揺動波形Ｗ５で示すように、５回目の切り込み加工においては、切り込み量０．２００ｍｍにて揺動加工を行う。この揺動加工は、上述した揺動波形Ｗ３で示す３回目の切り込み加工と同様に、空振り領域Ａｒ２にて切粉が分断される。
次に、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の直線Ｗ６で示すように、６回目の切り込み加工においては、切り込み量０．２５０ｍｍにて非揺動加工を行う。この非揺動加工は、上述した直線Ｗ２で示す２回目の切り込み加工と同様に、空振り領域Ａｒ１にて切粉が分断される。
直線Ｗ６の非揺動加工が完了したとき、空振り領域Ａｒ１においては、揺動波形Ｗ５の揺動加工により、直線Ｗ６の非揺動加工における切り込み量よりも大きく切削されている。よって、ワークＷの外周面の空振り領域Ａｒ１において凹部が形成されている。
【0026】
最後に、ねじ切り加工処理部３０１は、図５の直線Ｗ７で示すように、７回目の切り込み加工においては、切り込み量０．３００ｍｍにて非揺動加工を行う。この非揺動加工は、揺動波形Ｗ５の極大値Ｐｋ１よりも大きい切り込み量となる。このため、上述した空振り領域Ａｒ１における凹部を除去することができる。すなわち、７回目の切り込み加工は仕上げ加工である。
以上で、ねじ切り加工処理が完了となる。
以上で、ねじ切り加工処理が完了となる。
【0027】
次に、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５及び直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７の設定方法について説明する。
まず、作業者は、図示しない入力手段を通じて、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量を入力する。ねじ切り加工処理部３０１は、図示しない入力手段を通じた作業者の操作に応じて、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量に関する情報を取得する。なお、上述した空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２を形成するためには、振幅は切り込み増加量よりも大きく設定される必要がある。
そして、ねじ切り加工処理部３０１は、取得された揺動の振幅及び周期に応じて揺動波形Ｗ１を生成する。そして、その生成した揺動波形Ｗ１を切り込み増加量だけ増加方向にずらすことにより揺動波形Ｗ３を生成する。さらに、その生成した揺動波形Ｗ３を切り込み増加量だけ増加方向にずらすことにより揺動波形Ｗ５を生成する。
また、ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み増加量に切り込み加工の回数であるｎを乗じた切り込み量に応じて直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７を生成する。
以上のように、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量を入力するだけで、簡単に、ねじ切り加工処理における波形Ｗ１～Ｗ７が生成される。
まず、作業者は、図示しない入力手段を通じて、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量を入力する。ねじ切り加工処理部３０１は、図示しない入力手段を通じた作業者の操作に応じて、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量に関する情報を取得する。なお、上述した空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２を形成するためには、振幅は切り込み増加量よりも大きく設定される必要がある。
そして、ねじ切り加工処理部３０１は、取得された揺動の振幅及び周期に応じて揺動波形Ｗ１を生成する。そして、その生成した揺動波形Ｗ１を切り込み増加量だけ増加方向にずらすことにより揺動波形Ｗ３を生成する。さらに、その生成した揺動波形Ｗ３を切り込み増加量だけ増加方向にずらすことにより揺動波形Ｗ５を生成する。
また、ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み増加量に切り込み加工の回数であるｎを乗じた切り込み量に応じて直線Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７を生成する。
以上のように、揺動の振幅、周期及び切り込み増加量を入力するだけで、簡単に、ねじ切り加工処理における波形Ｗ１～Ｗ７が生成される。
【0028】
（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させる主軸１４と、軸回転するワークＷに接触することによりワークＷを加工する工具３５ａと、工具３５ａをワークＷに対してワークＷの軸線に沿う方向に相対的に送る送り動作部の一例であるＺ軸移動機構１３と、工具３５ａをワークＷに対してワークＷの径方向に相対的に揺動させる揺動部の一例であるＹ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３と、主軸１４を介してワークＷを軸回転させつつＺ軸移動機構１３を介してワークＷに対して工具３５ａを送る切り込み加工を所定回数（例えば７回）にわたって行うことによりねじ切り加工処理を実行し、切り込み加工として、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３を介して工具３５ａを揺動させる揺動加工、及び工具３５ａを揺動させない非揺動加工の何れかを行うねじ切り加工処理部３０１と、を備える。ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み加工の回数が増えるにつれて切り込み量を大きくしつつ、所定回数の切り込み加工として、単数回の揺動加工と単数回の非揺動加工を交互に行う。
上記特許文献１及び２では、切粉を分断するために複数の揺動波形の一部が互いに重なるように揺動波形の位相及び振幅等を設定していた。上記構成によれば、揺動加工のみならず非揺動加工も行われる。このため、複数の揺動波形の一部が互いに重なるように揺動波形の位相及び振幅等を設定する必要がなく、空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２が形成され、切粉を分断できる。よって、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の位相及び振幅等の設定の自由度が高まり、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
なお、ワークＷの軸線に沿う方向は、ワークＷの軸線に対して平行な方向であってもよいし、ワークＷの軸線に対して平行でない方向、例えば、ワークＷの軸線に対して傾斜した方向であってもよい。
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させる主軸１４と、軸回転するワークＷに接触することによりワークＷを加工する工具３５ａと、工具３５ａをワークＷに対してワークＷの軸線に沿う方向に相対的に送る送り動作部の一例であるＺ軸移動機構１３と、工具３５ａをワークＷに対してワークＷの径方向に相対的に揺動させる揺動部の一例であるＹ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３と、主軸１４を介してワークＷを軸回転させつつＺ軸移動機構１３を介してワークＷに対して工具３５ａを送る切り込み加工を所定回数（例えば７回）にわたって行うことによりねじ切り加工処理を実行し、切り込み加工として、Ｙ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３を介して工具３５ａを揺動させる揺動加工、及び工具３５ａを揺動させない非揺動加工の何れかを行うねじ切り加工処理部３０１と、を備える。ねじ切り加工処理部３０１は、切り込み加工の回数が増えるにつれて切り込み量を大きくしつつ、所定回数の切り込み加工として、単数回の揺動加工と単数回の非揺動加工を交互に行う。
上記特許文献１及び２では、切粉を分断するために複数の揺動波形の一部が互いに重なるように揺動波形の位相及び振幅等を設定していた。上記構成によれば、揺動加工のみならず非揺動加工も行われる。このため、複数の揺動波形の一部が互いに重なるように揺動波形の位相及び振幅等を設定する必要がなく、空振り領域Ａｒ１，Ａｒ２が形成され、切粉を分断できる。よって、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の位相及び振幅等の設定の自由度が高まり、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
なお、ワークＷの軸線に沿う方向は、ワークＷの軸線に対して平行な方向であってもよいし、ワークＷの軸線に対して平行でない方向、例えば、ワークＷの軸線に対して傾斜した方向であってもよい。
【0029】
（２）複数回の揺動加工における主軸１４の回転角度に対する切り込み量を示す揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の位相は互いに同一である。
比較例として連続的に同一の位相の揺動波形にて揺動加工が行われる場合には空振り領域が形成されないため、切粉の分断が困難となる。上記構成によれば、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の位相を同一に設定しても、複数回の揺動加工の間に非揺動加工が実行されるため、揺動加工時と非揺動加工時に切粉を分断できる。また、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
比較例として連続的に同一の位相の揺動波形にて揺動加工が行われる場合には空振り領域が形成されないため、切粉の分断が困難となる。上記構成によれば、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の位相を同一に設定しても、複数回の揺動加工の間に非揺動加工が実行されるため、揺動加工時と非揺動加工時に切粉を分断できる。また、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
【0030】
（３）複数回の揺動加工における主軸１４の回転角度に対する切り込み量を示す揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の振幅は互いに同一である。
この構成によれば、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の振幅が同一であるため、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
この構成によれば、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の振幅が同一であるため、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５の設定が簡単となる。
【0031】
（４）直線Ｗ２で示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動波形Ｗ１に示す揺動加工の極大値Ｐｋ１よりも小さく、かつ、非揺動加工の直後の揺動波形Ｗ３に示す揺動加工の極小値Ｐｋ２よりも大きい。
この構成によれば、直線Ｗ２で示す非揺動加工においては、空振り領域Ａｒ１により切粉が分断される。そして、次の波形Ｗ３に示す揺動加工においては、空振り領域Ａｒ２により切粉が分断される。このように、非揺動加工と揺動加工の何れでも切粉が分断される。
この構成によれば、直線Ｗ２で示す非揺動加工においては、空振り領域Ａｒ１により切粉が分断される。そして、次の波形Ｗ３に示す揺動加工においては、空振り領域Ａｒ２により切粉が分断される。このように、非揺動加工と揺動加工の何れでも切粉が分断される。
【0032】
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。
【0033】
（変形例）
上記実施形態においては、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５における主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１に設定されていたが、これに限らず、１以外であってもよい。例えば、図６に示すように、揺動周期は０．５であってもよい。
上記実施形態においては、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５における主軸１４の１回転あたりの揺動周期は１に設定されていたが、これに限らず、１以外であってもよい。例えば、図６に示すように、揺動周期は０．５であってもよい。
【0034】
上記実施形態においては、ねじ切り加工処理においては７回にわたって切り込み加工が実行されていたが、複数回であれば７回以外であってもよい。
【0035】
上記実施形態においては、ねじ切り加工処理部３０１は、ねじ切り加工処理において、単数回の揺動加工と単数回の非揺動加工を交互に行っていたが、これに限らず、複数回の揺動加工と複数回の非揺動加工を交互に行ってもよい。例えば、２回連続で揺動加工が行われた後、２回連続で非揺動加工が行われてもよい。また、ねじ切り加工処理において、例えば、複数回の揺動加工と単数回の非揺動加工を交互に行ってもよいし、逆に、単数回の揺動加工と複数回の非揺動加工を交互に行ってもよい。
【0036】
上記実施形態においては、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は互いに同一の位相であったが、位相が互いに異なっていてもよい。また、上記実施形態においては、揺動波形Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５は互いに同一の振幅であったが、振幅が互いに異なっていてもよい。
また、上記実施形態においては、切り込み増加量は、切り込み加工の回数毎に一定であったが、切り込み加工の回数毎に一定でなくてもよい。
また、上記実施形態においては、切り込み増加量は、切り込み加工の回数毎に一定であったが、切り込み加工の回数毎に一定でなくてもよい。
【0037】
上記実施形態においては、揺動部の一例であるＹ軸移動機構３２又はＸ軸移動機構３３は、工具３５ａをワークＷに対して揺動させていたが、これに限らず、ワークＷを工具３５ａに対して揺動させてもよい。また、送り動作部の一例であるＺ軸移動機構１３は、ワークＷを工具３５ａに対してＺ軸方向に送っていたが、これに限らず、工具３５ａをワークＷに対してＺ軸方向に送ってもよい。
また、上記実施形態においては、工具３５ａはワークＷに対してＸ軸方向に揺動させていたが、ワークＷの径方向であれば、Ｘ軸方向と異なる方向、例えば、Ｙ軸方向に揺動させてもよい。
また、上記実施形態においては、工具３５ａはワークＷに対してＸ軸方向に揺動させていたが、ワークＷの径方向であれば、Ｘ軸方向と異なる方向、例えば、Ｙ軸方向に揺動させてもよい。
【0038】
上記実施形態においては、直線Ｗ２で示す非揺動加工の切り込み量は、この非揺動加工の直前の揺動波形Ｗ１に示す揺動加工の極大値Ｐｋ１よりも小さいという第１の条件と、非揺動加工の直後の揺動波形Ｗ３に示す揺動加工の極小値Ｐｋ２よりも大きいという第２の条件と、の２つの条件を満たしていたが、第１の条件と第２の条件の何れか一方のみを満たし、何れか他方を満たさなくてもよい。直線Ｗ４も同様である。
【0039】
上記実施形態においては、奇数回目の切り込み加工においては揺動加工が実行され、偶数回目の切り込み加工においては非揺動加工が実行されていたが、反対に、奇数回目の切り込み加工においては非揺動加工が実行され、偶数回目の切り込み加工においては揺動加工が実行されてもよい。この場合でも、最後の２回の切り込み加工においては非揺動加工が連続的に実行されることが好ましい。
【0040】
上記実施形態においては、図３及び図４で示す切り込み加工のサイクルにおいては、工具３５ａの刃先は４つの位置Ｐ１～Ｐ４の間で移動していたが、これに限らず、５つ以上の位置の間で移動してもよい。また、上記実施形態においては、工具３５ａの刃先は、第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４に到達していたが、これに限らず、第４位置Ｐ４に到達する前であって、ワークＷの外周面から離れた直後の位置から、Ｚ軸方向に対して斜めに第１位置Ｐ１に向けて移動してもよい。これにより、切り込み加工のサイクルの時間短縮が図られる。
また、上記実施形態においては、原点である第１位置Ｐ１は、切り込み加工のサイクル毎に同じ位置であったが、これに限らず、切り込み加工のサイクル毎に異なる位置に設定されていてもよい。例えば、第１位置Ｐ１は、切り込み加工のサイクルの回数が増えることにより切り込み量が大きくなるにつれて、切り込み量に応じた距離だけワークＷの軸に近い位置に設定されてもよい。この場合、第４位置Ｐ４も、第１位置Ｐ１と同様に、切り込み量に応じた距離だけワークＷの軸に近い位置に設定されてもよい。これにより、矢印Ｊ１，Ｊ３の移動距離が短くなり、切り込み加工のサイクルの時間短縮が図られる。
また、上記実施形態においては、原点である第１位置Ｐ１は、切り込み加工のサイクル毎に同じ位置であったが、これに限らず、切り込み加工のサイクル毎に異なる位置に設定されていてもよい。例えば、第１位置Ｐ１は、切り込み加工のサイクルの回数が増えることにより切り込み量が大きくなるにつれて、切り込み量に応じた距離だけワークＷの軸に近い位置に設定されてもよい。この場合、第４位置Ｐ４も、第１位置Ｐ１と同様に、切り込み量に応じた距離だけワークＷの軸に近い位置に設定されてもよい。これにより、矢印Ｊ１，Ｊ３の移動距離が短くなり、切り込み加工のサイクルの時間短縮が図られる。
【符号の説明】
【0041】
１…工作機械、１０…主軸ユニット、１１…主軸台、１３…Ｚ軸移動機構、１４…主軸、３０…工具機構、３２…Ｙ軸移動機構、３３…Ｘ軸移動機構、３５…工具ユニット、３５ａ…工具、４１…固定台、８０…ガイドブッシュ装置、３００…制御部、３０１…ねじ切り加工処理部、Ｓ…ベッド、Ｗ…ワーク、Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５…揺動波形、Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ７…直線、Ａｒ１，Ａｒ２…空振り領域、Ｐｋ１…極大値、Ｐｋ２…極小値
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
