特許 7599594 数値制御装置および数値制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】数値制御装置および数値制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4093 20060101AFI20241206BHJP

   B23Q 15/00 20060101ALI20241206BHJP

   B23B 1/00 20060101ALI20241206BHJP

   G05B 19/4155 20060101ALI20241206BHJP

   G05B 19/18 20060101ALN20241206BHJP

【ＦＩ】

G05B19/4093 M

B23Q15/00 J

B23B1/00 D

B23B1/00 N

G05B19/4155 M

G05B19/18 T

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2024013937

(22)【出願日】2024-02-01

(62)【分割の表示】P 2023574826の分割

【原出願日】2023-07-31

【審査請求日】2024-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】嵯峨▲崎▼ 正一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 寛規

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０８４１７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２３－０００００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１２９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０８４７７１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４１６

Ｂ２３Ｑ １５／００ － １５／２８

Ｂ２３Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動切削を工作機械に実行させる数値制御装置であって、
前記振動切削を実行可能な振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含む複数の振動切削条件を取得する取得部と、
前記振動切削が指令されると、指令された前記振動切削の振動周波数、および、回転指令で指令される主軸の回転速度である指令主軸回転速度に基づいて、前記取得部により取得された前記複数の振動切削条件にそれぞれ含まれる主軸回転速度のうちの１つを切削指令毎に選択する主軸回転速度選択部と、
を備え、
前記主軸回転速度選択部は、過去に選択した主軸回転速度と今回選択する主軸回転速度との平均値が前記指令主軸回転速度の平均値に近づくように、前記振動切削が実行される際の主軸回転速度を選択する、
ことを特徴とする数値制御装置。

【請求項2】

振動切削時の主軸回転速度の上限値を設定する主軸回転速度範囲設定部、
を備え、
前記主軸回転速度選択部は、振動切削時の主軸回転速度を選択する際、前記主軸回転速度範囲設定部により設定された前記上限値以下の主軸回転速度を選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。

【請求項3】

振動切削を数値制御装置が工作機械に実行させる数値制御方法であって、
前記振動切削を実行可能な振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含む複数の振動切削条件を取得する取得ステップと、
前記振動切削が指令されると、指令された前記振動切削の振動周波数、および、回転指令で指令される主軸の回転速度である指令主軸回転速度に基づいて、前記取得ステップで取得した前記複数の振動切削条件にそれぞれ含まれる主軸回転速度のうちの１つを切削指令ごとに選択する選択ステップと、
を含み、
前記選択ステップでは、過去に選択した主軸回転速度と今回選択する主軸回転速度との平均値が前記指令主軸回転速度の平均値に近づくように、前記振動切削が実行される際の主軸回転速度を選択する、
ことを特徴とする数値制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、切削加工を行う工作機械を制御する数値制御装置および数値制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削加工を行う工作機械は、ワークに工具を接触させながら工具およびワークの相対運動を行わせることで、ワークを切削する。ワークの表面を削る切削加工では、工具を低周波で振動させながら切削を行う振動切削が行われることがある。振動切削では、工具の振動周期と主軸の回転速度とを同期させる。振動切削によると、工具によるワークの切削を中断させる区間を工具の移動経路に生じさせることで、切り屑を分断しながらワークを切削することが可能となる。切り屑が短く分断されることによって、ワークまたは工具に切り屑が絡みつくことによる加工精度の低下を防止することができる。また、切り屑が短く分断されることによって、切り屑がワークに接触することによるワークの傷付きを低減できる。

【0003】

特許文献１には、振動切削の振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含んだ振動条件を複数準備しておき、振動切削を開始する際に、振動切削の振動周波数が振動切削の振動周波数としては設定することができない周波数領域を示す無効周波数領域を避けるように、指令された主軸回転速度に最も近い主軸回転速度が含まれる振動条件を選択し、選択した振動条件に基づいて、振動切削の制御を行う数値制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５９０１８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、振動切削を実行する場合において、加工プログラムにより指令された主軸回転速度とは異なる主軸回転速度で加工を行う場合、指令された主軸回転速度と実際に工作機械に対して設定される主軸回転速度との差が大きくなると、オペレータが加工プログラムを作成する際に想定した加工時間と実際の加工時間との差も大きくなる。特に、指令主軸回転速度よりも小さい主軸回転速度となる振動条件を選択して加工を行う場合には加工時間が延びることになるため、生産管理や生産効率の観点から、加工時間の短縮化の実現が望まれる。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、振動切削加工における効率改善を実現可能な数値制御装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、振動切削を工作機械に実行させる数値制御装置であって、振動切削を実行可能な振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含む複数の振動切削条件を取得する取得部と、振動切削が指令されると、指令された振動切削の振動周波数、および、回転指令で指令される主軸の回転速度である指令主軸回転速度に基づいて、取得部により取得された複数の振動切削条件にそれぞれ含まれる主軸回転速度のうちの１つを切削指令毎に選択する主軸回転速度選択部と、を備え、主軸回転速度選択部は、過去に選択した主軸回転速度と今回選択する主軸回転速度との平均値が指令主軸回転速度の平均値に近づくように、振動切削が実行される際の主軸回転速度を選択することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる数値制御装置は、指令された主軸回転速度と実際に工作機械に設定される主軸回転速度との差を考慮して振動切削を実行することで、振動切削加工における効率改善を実現できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかる数値制御装置の構成例を示す図

【図2】実施の形態１にかかる数値制御装置が振動切削加工の制御を行う際に使用可能な振動切削条件のリストの一例を示す図

【図3】実施の形態１にかかる数値制御装置が工作機械に振動切削を実行させる制御動作の一例を示すフローチャート

【図4】実施の形態２にかかる数値制御装置の構成例を示す図

【図5】実施の形態２にかかる数値制御装置の制御演算部において算出する基準位相差と後退開始位置との関係を示す図

【図6】実施の形態２にかかる数値制御装置の制御演算部が基準位相差の算出および後退開始位置の決定を行う動作の一例を示すフローチャート

【図7】実施の形態３にかかる数値制御装置の構成例を示す図

【図8】実施の形態３にかかる数値制御装置の制御演算部において算出する基準位相差と後退開始位置との関係を示す図

【図9】実施の形態３にかかる数値制御装置の制御演算部が基準位相差の算出および後退開始位置の決定を行う動作の一例を示すフローチャート

【図10】実施の形態４にかかる数値制御装置の構成例を示す図

【図11】実施の形態４にかかる数値制御装置の主軸回転速度選択部の動作の一例を示すフローチャート

【図12】実施の形態４にかかる数値制御装置が振動切削加工の制御を行う際に使用可能な振動切削条件のリストの一例を示す図

【図13】実施の形態４にかかる数値制御装置が工作機械に振動切削を実行させる制御動作の一例を示すフローチャート

【図14】実施の形態１にかかる数値制御装置が備える制御演算部のハードウェア構成例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示の実施の形態にかかる数値制御装置および数値制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の構成例を示す図である。数値制御（Numerical Control：ＮＣ）装置１は、切削加工を行う工作機械を制御するコンピュータである。数値制御装置１による制御の対象である工作機械は、振動切削を含む加工を行う。工作機械は、駆動機構により被駆動体を振動させることによる振動切削を行う。

【0012】

数値制御装置１は、入力操作部２、出力部３、および制御演算部４を備える。図１には、数値制御装置１と、工作機械の構成要素である駆動部７とを示す。駆動部７は、制御演算部４に接続されている。数値制御装置１は、加工プログラムに従って各種指令を生成する。数値制御装置１は、生成された各種指令を駆動部７へ出力することによって、工作機械を制御する。なお、駆動部７は、工作機械とは独立した要素であってもよい。

【0013】

工作機械は、ＮＣ工作機械である。工作機械は、ワークに工具を接触させながら工具およびワークの相対運動を行わせることで、ワークを切削する。工作機械は、切削によりワークから不要な部分を除去することによって、ワークを目的の形状へ加工する。実施の形態１において、工作機械は、１軸以上の駆動軸によって工具とワークとを相対的に移動させながら、工具を用いてワークを加工する。実施の形態１において、工作機械は、例えば、駆動部７によりワークを回転させながら駆動部７によりＸ軸方向とＺ軸方向との２方向へ工具を移動させることによって、ワークを加工する。Ｘ軸は、例えば鉛直方向の軸である。Ｚ軸は、例えば水平面に平行な軸である。Ｘ軸とＺ軸とは、互いに垂直である。なお、Ｘ軸は鉛直方向の軸に限られず、Ｚ軸は水平面に平行な軸に限られないものとする。Ｘ軸およびＺ軸は、工作機械の構成に合わせて適宜設定可能である。

【0014】

駆動部７は、サーボモータ７１ｘ、検出器７２ｘ、およびサーボ制御部７３ｘを備える。サーボモータ７１ｘは、Ｘ軸駆動機構を構成する。Ｘ軸駆動機構は、ワークを切削する工具またはワークをＸ軸方向へ駆動する駆動機構である。実施の形態１では、Ｘ軸駆動機構は、工具をＸ軸方向へ駆動する駆動機構とする。サーボモータ７１ｘは、Ｘ軸駆動機構の動力源である。検出器７２ｘは、サーボモータ７１ｘの回転位置とサーボモータ７１ｘの回転速度とを検出する。検出器７２ｘは、サーボモータ７１ｘの回転位置を示す位置情報とサーボモータ７１ｘの回転速度を示す速度情報とをサーボ制御部７３ｘへ出力する。

【0015】

数値制御装置１は、工具をＸ軸方向へ駆動するための指令をサーボ制御部７３ｘへ出力する。サーボ制御部７３ｘは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｘからの位置情報および速度情報とに基づいて、サーボモータ７１ｘのフィードバック（FeedBack：ＦＢ）制御を行う。駆動部７は、サーボモータ７１ｘのＦＢ制御により、Ｘ軸方向に工具を動作させる。また、駆動部７は、振動切削の際に検出器７２ｘにより検出された位置情報を数値制御装置１へ出力することにより、Ｘ軸方向についての振動移動量を示す情報を数値制御装置１へ出力する。振動移動量は、振動切削におけるワークに対する工具の移動量である。以下、駆動部７から数値制御装置１へ出力される振動移動量の情報を、ＦＢ振動移動量と称する。すなわち、駆動部７は、Ｘ軸方向についてのＦＢ振動移動量を数値制御装置１へ出力する。

【0016】

また、駆動部７は、サーボモータ７１ｚ、検出器７２ｚ、およびサーボ制御部７３ｚを備える。サーボモータ７１ｚは、Ｚ軸駆動機構を構成する。Ｚ軸駆動機構は、ワークを切削する工具またはワークをＺ軸方向へ駆動する駆動機構である。実施の形態１では、Ｚ軸駆動機構は、工具をＺ軸方向へ駆動する駆動機構とする。サーボモータ７１ｚは、Ｚ軸駆動機構の動力源である。検出器７２ｚは、サーボモータ７１ｚの回転位置とサーボモータ７１ｚの回転速度とを検出する。検出器７２ｚは、サーボモータ７１ｚの回転位置を示す位置情報とサーボモータ７１ｚの回転速度を示す速度情報とをサーボ制御部７３ｚへ出力する。

【0017】

数値制御装置１は、工具をＺ軸方向へ駆動するための指令をサーボ制御部７３ｚへ出力する。サーボ制御部７３ｚは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｚからの位置情報および速度情報とに基づいて、サーボモータ７１ｚのＦＢ制御を行う。駆動部７は、サーボモータ７１ｚのＦＢ制御により、Ｚ軸方向に工具を動作させる。また、駆動部７は、振動切削の際に検出器７２ｚにより検出された位置情報を数値制御装置１へ出力することにより、Ｚ軸方向についてのＦＢ振動移動量を数値制御装置１へ出力する。

【0018】

工作機械は、１つまたは２つ以上の刃物台を備える。駆動機構は、刃物台および工具を駆動する。刃物台および工具は、駆動機構により駆動される被駆動体である。工具は、刃物台に取り付けられている。駆動部７には、刃物台ごとに、サーボモータ７１ｘ，７１ｚ、検出器７２ｘ，７２ｚ、およびサーボ制御部７３ｘ，７３ｚの組が備えられる。

【0019】

また、駆動部７は、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、および主軸制御部７３ｓを備える。主軸モータ７１ｓは、主軸を回転させる。主軸は、ワークを回転させる軸である。検出器７２ｓは、主軸モータ７１ｓの回転位置と主軸モータ７１ｓの回転速度とを検出する。検出器７２ｓは、主軸モータ７１ｓの回転位置を示す位置情報と主軸モータ７１ｓの回転速度を示す速度情報とを主軸制御部７３ｓへ出力する。

【0020】

数値制御装置１は、主軸を回転させるための指令を主軸制御部７３ｓへ出力する。主軸制御部７３ｓは、数値制御装置１からの指令と、検出器７２ｓからの位置情報および速度情報とに基づいて、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御を行う。駆動部７は、主軸モータ７１ｓのＦＢ制御により、ワークを回転動作させる。

【0021】

工作機械は、１つのワークを加工するものでも、２つ以上のワークを同時に加工するものでもよい。工作機械が２つ以上のワークを同時に加工するものである場合、駆動部７には、主軸モータ７１ｓ、検出器７２ｓ、および主軸制御部７３ｓの組が２つ以上備えられる。工作機械が２つ以上のワークを同時に加工するものである場合、工作機械には、例えば、２つ以上の刃物台が備えられる。

【0022】

入力操作部２は、制御演算部４に情報を入力する入力手段である。入力操作部２は、例えば、キーボード、タッチパネル、ボタン、またはマウスといった機器を備える。入力操作部２は、例えば、工作機械のオペレータ、または工作機械の保守員によって操作される。入力操作部２は、コマンド、加工プログラム番号、または、振動切削に関連するパラメータといった情報を受け付け、受け付けた情報を制御演算部４へ入力する。加工プログラム番号は、後述する記憶部４３の加工プログラム記憶エリア４３２に格納される加工プログラムの中のいずれか１つの加工プログラムを示す情報である。

【0023】

出力部３は、制御演算部４によって処理された情報を出力する出力手段である。出力部３は、例えば、液晶表示装置などの表示手段を備える。出力部３は、制御演算部４によって処理された情報を画面に表示する。なお、出力部３は、表示手段を備えるものに限られない。出力部３は、スピーカ等の音声デバイスを備えるものでもよい。また、出力部３は、数値制御装置１の外部の装置へ情報を出力するものであってもよい。例えば、数値制御装置１がネットワークに接続され、ネットワークに接続された表示装置、または、ネットワークに接続されたコンピュータへ、出力部３がネットワークを介して情報を送信することとしてもよい。

【0024】

制御演算部４は、入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）回路部４７、補間処理部４８、加減速処理部４９、および軸データ入出力部５０を備える。図１に示す構成では制御演算部４の内部にＰＬＣ回路部４７が配置されることとしたが、制御演算部４の外部にＰＬＣ回路部４７が配置されてもよい。

【0025】

入力制御部４１は、入力操作部２から入力される情報を受け付けて、受け付けた情報をデータ設定部４２へ出力する。データ設定部４２は、入力制御部４１からの情報を記憶部４３に記憶させる。すなわち、入力操作部２が受け付けた入力情報は、入力制御部４１およびデータ設定部４２を介して記憶部４３に書き込まれる。

【0026】

記憶部４３は、不揮発性メモリまたはハードディスクといった、データを保存する装置である。記憶部４３は、パラメータ記憶エリア４３１、加工プログラム記憶エリア４３２、表示データ記憶エリア４３３、および共有エリア４３４を備える。

【0027】

パラメータ記憶エリア４３１には、制御演算部４の処理に使用される各種パラメータが格納される。具体的には、パラメータ記憶エリア４３１には、数値制御装置１を動作させるための制御パラメータ、サーボパラメータ、工具データ、および振動切削に関するパラメータなどが格納される。図２、図１２に示す主軸１回転あたりの振動回数（回）、主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数（Ｈｚ）は、制御演算部４が振動切削を実行できる条件（切り屑が分断できる条件）を予め計算して、振動切削条件としてパラメータエリア４３１に保管しておく。振動切削を実行できる条件はオペレータが計算する。オペレータが計算した条件は、振動切削条件を取得する取得部として動作する入力制御４１によって取得され、データ設定部４２によりパラメータ記憶エリア４３１に書き込まれる。

【0028】

加工プログラム記憶エリア４３２には、ワークの加工に用いられるＮＣプログラムである加工プログラムが格納される。加工プログラム記憶エリア４３２に格納される加工プログラムは、１以上のブロックを含む。なお、実施の形態１では、加工プログラムは、工具を移動させる指令である移動指令、主軸を回転させる指令である回転指令、および、工具を振動させる指令である振動指令、といった各種指令を含む。回転指令には主軸の回転速度を指令するパラメータが含まれる。振動指令には、工具の振動に関するパラメータが含まれる。工具の振動に関するパラメータの例は、振幅、振動回数などである。振動回数は、例えば、主軸１回転あたりの振動回数である。

【0029】

表示データ記憶エリア４３３には、出力部３により表示される画面のデータである画面表示データが格納される。

【0030】

共有エリア４３４には、制御演算部４が各処理を実行する際に一時的に使用するデータが格納される。例えば、入力操作部２が受け付けた加工プログラム番号は、入力制御部４１およびデータ設定部４２を介して記憶部４３の共有エリア４３４に書き込まれる。

【0031】

出力制御部４４は、記憶部４３の表示データ記憶エリア４３３に格納された画面表示データを出力部３に表示させる。

【0032】

制御演算部４では、解析処理部４５、制御信号処理部４６、および補間処理部４８が、記憶部４３を介して互いに接続されており、記憶部４３を介して情報の書き込みおよび情報の読み出しが行われる。以下、解析処理部４５、制御信号処理部４６、および補間処理部４８の間の情報の書き込みおよび読み出しに関し、記憶部４３が介されることについての説明を省略する場合がある。

【0033】

解析処理部４５は、記憶部４３に接続されている。解析処理部４５は、共有エリア４３４に書き込まれた加工プログラム番号を参照する。解析処理部４５は、入力操作部２が選択を受け付け、共有エリア４３４に書き込まれた加工プログラム番号を参照すると、選択された加工プログラム番号に示される加工プログラムを加工プログラム記憶エリア４３２内から読み出し、加工プログラムの各ブロック、すなわち加工プログラムの各行について解析処理を行う。解析処理部４５は、主軸モータ７１ｓの回転速度の指令であるＳコード、工具の移動である軸移動等に関する指令であるＧコード、および、機械動作指令であるＭコードといった各種コードを解析する。解析処理部４５は、加工プログラムの各行の解析処理を終えると、各種コードの解析結果を共有エリア４３４に書き込む。

【0034】

解析処理部４５は、加工プログラムにＳコードが含まれている場合、加工プログラムに含まれているＳコードを解析することによって、主軸の回転速度を取得する。解析処理部４５は、取得した回転速度を共有エリア４３４に書き込む。

【0035】

解析処理部４５は、加工プログラムにＧコードが含まれている場合、加工プログラムに含まれているＧコードを解析することによって、工具送りの条件である移動条件を取得する。かかる移動条件は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の各々についての刃物台を移動させる速度、ならびに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の各々についての刃物台の移動先の位置等が含まれる。解析処理部４５は、取得した移動条件を共有エリア４３４に書き込む。

【0036】

また、解析処理部４５は、振動切削についてのＧコードが加工プログラムに含まれている場合、加工プログラムに含まれているＧコードを解析することによって、振動切削における振動についての条件である振動条件を取得する。振動条件には、例えば、主軸１回転あたりの振動回数と、振幅送り比率とが含まれる。主軸１回転あたりの振動回数は、例えば、振動切削中に主軸が１回転する間の工具の振動回数である。振幅送り比率とは、振動の振幅量と振動１回あたりの工具の移動量との比率である。解析処理部４５は、取得した振動条件を共有エリア４３４に書き込む。

【0037】

制御信号処理部４６は、ＰＬＣ回路部４７に接続されており、ＰＬＣ回路部４７から、工作機械を動作させるリレーなどの信号情報を受け付ける。制御信号処理部４６は、受け付けた信号情報を共有エリア４３４に書き込む。

【0038】

補間処理部４８は、記憶部４３および加減速処理部４９に接続されている。補間処理部４８は、移動条件および振動条件が共有エリア４３４に書き込まれると、共有エリア４３４から移動条件および振動条件を読み出す。補間処理部４８は、読み出した移動条件および振動条件に基づいて、Ｘ軸方向への振動移動量の指令であるＸ軸指令振動移動量と、Ｚ軸方向への振動移動量の指令であるＺ軸指令振動移動量とを生成する。以下、Ｘ軸指令振動移動量とＺ軸指令振動移動量とを総称して、指令振動移動量とも記載する。補間処理部４８は、生成した指令振動移動量を共有エリア４３４に書き込むとともに、生成した指令振動移動量を加減速処理部４９へ出力する。

【0039】

加減速処理部４９は、補間処理部４８および軸データ入出力部５０に接続されている。加減速処理部４９は、補間処理部４８から指令振動移動量を取得し、指令振動移動量を、予め指定された加減速パターンに従って加減速が考慮された単位時間あたりの移動指令へ変換する。加減速処理部４９は、単位時間あたりの移動指令を軸データ入出力部５０へ出力する。

【0040】

軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９および駆動部７に接続されている。軸データ入出力部５０は、加減速処理部４９から単位時間あたりの移動指令を取得し、単位時間あたりの移動指令を駆動部７へ出力する。また、軸データ入出力部５０は、駆動部７からＦＢ振動移動量を取得し、ＦＢ振動移動量を加減速処理部４９へ出力する。加減速処理部４９は、軸データ入出力部５０からＦＢ振動移動量を取得すると、取得したＦＢ振動移動量を補間処理部４８へ出力する。

【0041】

補間処理部４８は、主軸回転速度選択部４８１、波形生成部４８２および振動移動量生成部４８３を備える。

【0042】

主軸回転速度選択部４８１は、振動切削を行う際の主軸の回転速度を選択する。主軸回転速度選択部４８１は、振動切削に関するパラメータとしてパラメータ記憶エリア４３１に格納されている複数の主軸回転速度の候補の中の１つを選択する。主軸回転速度選択部４８１は、記憶部４３の共有エリア４３４を介して、解析処理部４５がＳコードを解析して得られた主軸の回転速度を取得し、取得した主軸の回転速度に基づいて、主軸回転速度の候補の中の１つを選択し、これを振動切削時の主軸回転速度とする。

【0043】

波形生成部４８２は、工具を振動させる際の基本波形を生成する。具体的には、波形生成部４８２は、記憶部４３の共有エリア４３４を介して解析処理部４５から振動条件を取得し、取得した振動条件と、主軸回転速度選択部４８１で選択された振動切削時の主軸回転速度とに基づいて、振動の基本波形である振動波形を生成する。

【0044】

振動移動量生成部４８３は、波形生成部４８２により生成された振動波形と、工具の移動経路とに基づいて、例えばＺ軸方向の振動移動量を求める。具体的には、振動移動量生成部４８３は、振動前進位置と振動後退位置とを振動ごとに求めることによって、Ｚ軸の振動移動量を生成する。振動前進位置は、工具の移動経路上の位置から、振動波形に示される振幅に相当する距離だけ前進した位置である。振動後退位置は、工具の移動経路上の位置から、振動波形に示される振幅に相当する距離だけ後退した位置である。振動移動量生成部４８３は、Ｘ軸方向の振動移動量についても同様に求める。振動移動量生成部４８３は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向それぞれの振動移動量を求めることによって、Ｚ軸方向およびＸ軸方向それぞれの指令振動移動量を生成する。

【0045】

振動移動量生成部４８３によって生成された指令振動移動量は、加減速処理部４９および軸データ入出力部５０を介して駆動部７へ送られる。駆動部７は、振動移動量生成部４８３から送られた指令振動移動量に基づいて振動切削を実行する。駆動部７は、Ｚ軸指令振動移動量に基づいてサーボモータ７１ｚを制御し、Ｘ軸指令振動移動量に基づいてサーボモータ７１ｘを制御することによって工具を振動させ、工作機械に振動切削を実行させる。

【0046】

つづいて、実施の形態１にかかる数値制御装置１が工作機械を制御して振動切削加工を行う動作について、説明する。

【0047】

図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置１が振動切削加工の制御を行う際に使用可能な振動切削条件のリストの一例を示す図である。振動切削条件のリストに含まれる各振動切削条件は、数値制御装置１の内部の処理周期がある周期の時に選択され、工作機械の制御で使用される。数値制御装置１の内部の処理周期は制御周期とも称される。以下の説明では数値制御装置１の内部の処理周期を制御周期と記載する。

【0048】

振動切削条件は、主軸１回転あたりの振動回数（回）と、主軸回転速度（ｒ／ｍｉｎ）と、振動周波数（Ｈｚ）との組み合わせを含む。なお、振動周波数とは、振動切削における工具の振動周波数である。振動周波数は、主軸１回転あたりの振動回数および主軸回転速度から一意に定まる。図２は説明しやすくするために、主軸回転速度が高い方（この例では４０００ｒ／ｍｉｎ）から順に低い方に並べて各振動切削条件を記載している。図２に示すように、振動切削条件に含まれる主軸回転速度および振動周波数は連続的ではなく、離散的になっている。

【0049】

図２に示す振動切削条件のリストは、数値制御装置１の記憶部４３に含まれるパラメータ記憶エリア４３１に予め格納されている。

【0050】

実施の形態１にかかる数値制御装置１は、振動切削加工の制御において、図２に示す振動切削条件リストに含まれる振動切削条件の１つに従って、工具を振動させるとともに主軸を回転させる。振動切削条件リストから振動切削条件を選択する方法については後述する。すなわち、実施の形態１にかかる数値制御装置１は、後述する方法で、振動切削条件のリストに含まれる振動切削条件の１つを選択し、選択した振動切削条件に含まれる主軸回転速度となるように主軸の回転速度を制御し、また、選択した振動切削条件に含まれる振動周波数となるように工具の振動を制御する。なお、実施の形態１にかかる数値制御装置１は、例えば、加工プログラムの切削指令毎に振動切削を実行するものとする。

【0051】

数値制御装置１による工作機械の制御動作では、まず、解析処理部４５が、記憶部４３の加工プログラム記憶エリア４３２から加工プログラムを読み出して加工プログラムをブロックごとに解析し、解析結果を共有エリア４３４に書き込む。

【0052】

次に、補間処理部４８が、解析処理部４５による加工プログラムの解析結果を確認し、主軸の回転を指令する回転指令と工具の振動を指令する振動指令とが解析された場合、回転指令が指令する主軸回転速度である指令主軸回転速度と、振動指令が指令する主軸１回転あたりの振動回数である指令振動回数とに基づいて、振動切削条件リストの中から主軸回転速度を選択する。すなわち、振動切削条件の１つを選択する。具体的には、主軸回転速度選択部４８１が、主軸１回転あたりの振動回数が指令振動回数と同じ振動切削条件の１つを、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度に近づくように、切削指令毎に選択する。なお、指令主軸回転速度は、切削指令毎に変更される場合がある。この場合、主軸回転速度選択部４８１は、振動切削条件リストの中から選択した主軸回転速度の平均値が指令された主軸回転速度の平均値に近づくように、切削指令毎に振動切削が実行される際の主軸回転速度を選択してもよい。

【0053】

一例として、振動切削条件リストが図２に示す構成であり、指令主軸回転速度が３７００ｒ／ｍｉｎ、指令振動回数が０．５回の状態が複数の切削指令（振動切削）にわたって継続する場合の動作を説明する。主軸回転速度選択部４８１は、図２に示すように、（Ａ）３７００ｒ／ｍｉｎが指令された後の最初の切削指令（振動切削）では、１回目主軸回転速度として（Ｂ）３７５０ｒ／ｍｉｎとなる振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１は、次の切削指令（振動切削）では、２回目主軸回転速度として（Ｃ）３６３６ｒ／ｍｉｎとなる振動切削条件を選択する。また、主軸回転速度選択部４８１は、次の切削指令（振動切削）では、３回目主軸回転速度として（Ｄ）４０００ｒ／ｍｉｎとなる振動切削条件を選択する。さらに、主軸回転速度選択部４８１は、次の切削指令（振動切削）では、４回目主軸回転速度として（Ｅ）３５２９ｒ／ｍｉｎとなる振動切削条件を選択する。この場合、４回目主軸回転速度を選択した時点の主軸回転速度の平均値は３７２８ｒ／ｍｉｎとなり指令主軸回転速度３７００ｒ／ｍｉｎに近づく。切削指令（振動切削）がさらに継続する場合、主軸回転速度選択部４８１は、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度３７００ｒ／ｍｉｎに近づくように、主軸回転側速度の選択を切削指令（振動切削）ごとに繰り返す。

【0054】

図３は、実施の形態１にかかる数値制御装置１が工作機械に振動切削を実行させる制御動作の一例を示すフローチャートである。数値制御装置１は、図３に示すフローチャートに従った動作を切削指令（振動切削）ごとに実行する。

【0055】

数値制御装置１は、工作機械に振動切削を実行させる場合、図３に示すように、まず、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度以下か否かを確認する（ステップＳ１）。このステップＳ１での確認動作は主軸回転速度選択部４８１が行う。主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度以下ではない、すなわち、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度よりも大きい場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、数値制御装置１は、指令主軸回転速度より低い主軸回転速度で振動切削を実行するよう駆動部７を制御する（ステップＳ２）。ステップＳ２の動作は、具体的には、まず、主軸回転速度選択部４８１が、主軸１回転あたりの振動回数が指令振動回数と一致する振動切削条件の中から、指令主軸回転速度より低い主軸回転速度が含まれる振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１は、指令主軸回転速度より低い主軸回転速度が含まれる振動切削条件が複数存在する場合、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度により近づく振動切削条件を選択する。次に、波形生成部４８２が、主軸回転速度選択部４８１で選択された振動切削条件に含まれる主軸回転速度と、解析処理部４５が加工プログラムを解析して得られた振動条件とに基づいて振動波形を生成する。そして、振動移動量生成部４８３が、振動波形および工具の移動経路に基づいて指令振動移動量を生成する。次に、加減速処理部４９が、指令振動移動量に基づいて単位時間あたりの移動指令を生成し、軸データ入出力部５０を介して単位時間あたりの移動指令を駆動部７に出力する。

【0056】

これに対して、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度以下の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、数値制御装置１は、指令主軸回転速度より高い主軸回転速度で振動切削を実行するよう駆動部７を制御する（ステップＳ３）。具体的には、まず、主軸回転速度選択部４８１が、主軸１回転あたりの振動回数が指令振動回数と一致する振動切削条件の中から、指令主軸回転速度より高い主軸回転速度が含まれる振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１は、指令主軸回転速度より高い主軸回転速度が含まれる振動切削条件が複数存在する場合、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度により近づく振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１が振動切削条件を選択した後の波形生成部４８２、振動移動量生成部４８３および加減速処理部４９の動作は、上記のステップＳ２と同様である。

【0057】

以上の図３に示すフローチャートに従った動作を数値制御装置１が繰り返し実行することで、図２で（Ｂ）～（Ｅ）として示したような主軸回転速度の選択が行われることになり、振動切削中の主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度に近づく。

【0058】

なお、振動切削動作の開始後に実行する初回のステップＳ１では、指令主軸回転速度を主軸回転速度の平均値として使用する。これにより、初回の動作ではステップＳ１に続いてステップＳ３が実行され、指令主軸回転速度より高い主軸回転速度で振動切削を実行するよう駆動部７を制御することになるので、オペレータが加工プログラムを作成する際に想定した加工時間よりも実際の加工時間が長くなってしまう影響を低減することができる。すなわち、主軸回転速度について、加工プログラム作成時にオペレータが意図した指令主軸回転速度とのギャップを一定範囲に抑えることができる。

【0059】

以上説明したように、実施の形態１にかかる数値制御装置１は、制御対象の工作機械に振動切削を実行させる場合、すなわち、工具の振動を指令する振動指令に従って動作する場合、予め定められた、振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含む複数の振動切削条件の１つを切削指令（振動切削）ごとに選択し、選択した振動切削条件に含まれる主軸回転速度で主軸を回転させる。このとき、数値制御装置１は、主軸回転速度の平均値が回転指令によって指令された主軸回転速度である指令主軸回転速度に近づくように、振動切削条件を選択する。これにより、振動切削の影響で、オペレータが加工プログラムを作成する際に想定した加工時間と実際の加工時間との差が大きくなるのを最小限に抑え、振動切削加工における効率改善を実現できる。

【0060】

実施の形態２．
実施の形態２では、主軸の回転位相に合わせて切削指令毎に振動切削が実行されるように、振動切削波形の開始位置を決定することで、指令された主軸回転速度に同期した振動切削が実行される場合について説明する。

【0061】

図４は、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａの構成例を示す図である。図４では、図１に示した実施の形態１にかかる数値制御装置１と共通の構成要素に同一の符号を付している。本実施の形態では、数値制御装置１と同一の符号が付されている構成要素については説明を省略する。

【0062】

実施の形態２にかかる数値制御装置１ａは、入力操作部２、出力部３、および制御演算部４ａを備える。

【0063】

制御演算部４ａは、入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ回路部４７、補間処理部４８ａ、加減速処理部４９、および軸データ入出力部５０を備える。

【0064】

補間処理部４８ａは、波形生成部４８２、振動移動量生成部４８３ａ、主軸基準位相計算部４８４、および後退開始位置決定部４８５を備える。

【0065】

振動移動量生成部４８３ａは、波形生成部４８２により生成された振動波形と、工具の移動経路と、後述する後退開始位置決定部４８５で生成される後退開始位置の情報とに基づいて、Ｚ軸方向およびＸ軸方向それぞれの指令振動移動量を生成する。

【0066】

主軸基準位相計算部４８４は、振動切削開始において、後退開始位置を特定するための基準位相差を算出する。

【0067】

後退開始位置決定部４８５は、主軸基準位相計算部４８４で算出された基準位相差に基づいて後退開始位置を決定して後退開始位置の情報を生成する。

【0068】

制御演算部４ａにおいて主軸基準位相計算部４８４が算出する基準位相差、および後退開始位置決定部４８５が決定する後退開始位置について、図５を用いて説明する。

【0069】

図５は、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａの制御演算部４ａにおいて算出する基準位相差と後退開始位置との関係を示す図である。図５では、振動移動量生成部４８３ａが生成する指令振動移動量によって示される波形である振動切削波形を用いて基準位相差と後退開始位置との関係を示している。図５において、縦の破線は主軸１回転あたりの振動回数（回）が０．５の場合の主軸１回転を示す。図５に示す例では、工具が１回振動する間に主軸が２回転する。すなわち、工具が前進している間に主軸が１回転し、工具が後退している間に主軸が１回転する。このように、図５では、振動切削波形において、主軸の回転位相に合わせて前進から後退に切り替わる位置、および、後退から前進に切り替わる位置が設定されている。

【0070】

本実施の形態では、図５の振動切削波形で示すように、振動切削における送り軸に関して、（１）１振動あたりの移動量、（２）後退量、および（３）前進量を定義する。図５に示すように、「（３）前進量＝（２）後退量＋（１）１振動あたりの移動量」の関係が成り立つ。この関係を用いて、主軸基準位相計算部４８４が図５に示す（５）基準位相差を算出し、後退開始位置決定部４８５が図５に示す（６）後退開始位置を決定する。（６）後退開始位置は、振動切削を開始後、振動の中心点が後退を開始する位置を示す。ここで、（１）１振動あたりの移動量は、工具の前進中および後退中のそれぞれにおける送り軸の移動量であり、例えば、工具が前進する時間と後退する時間とが同じ場合、移動量の１／２は工具の前進中に発生し、残り１／２は工具の後退中に発生する。この場合、図５に示す（４）振幅は、（１）１振動あたりの移動量の１／２を（２）後退量に加算するか、（１）１振動あたりの移動量の１／２を（３）前進量から減算することで求まる。また、（２）後退量は、１振動あたりの送り軸の後退量、（３）前進量は、１振動あたりの送り軸の前進量である。図５において、前進位置と記載した実線の直線は、振動前進位置の移動経路を示し、後退位置と記載した破線の直線は、振動後退位置の移動経路を示している。

【0071】

図６は、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａの制御演算部４ａが基準位相差の算出および後退開始位置の決定を行う動作の一例を示すフローチャートである。数値制御装置１ａの制御演算部４ａは、振動切削を開始する場合に、図６に示すフローチャートに従った動作を実行する。振動切削を開始する場合とは、解析処理部４５が加工プログラムを解析して振動切削の開始を示す指令を検出し、この指令に従って補間処理部４８ａが指令振動移動量を生成する場合を意味する。

【0072】

制御演算部４ａが指令振動移動量を生成する場合、まず、主軸基準位相計算部４８４が、１振動あたりの移動量を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、主軸基準位相計算部４８４は、解析処理部４５による工具の時間あたりの移動量と振動切削指令に含まれる振動条件の１つである主軸１回転あたりの振動回数などの解析結果に基づいて、図５に示す（１）１振動あたりの移動量を算出する。

【0073】

次に、主軸基準位相計算部４８４が、振動の後退量を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、主軸基準位相計算部４８４は、前述の工具の時間あたりの移動量と前述の振幅送り比率から図５に示す（２）後退量を算出する。

【0074】

次に、主軸基準位相計算部４８４が、１振動あたりの移動量および振動の後退量に基づき振動の前進量を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、主軸基準位相計算部４８４は、ステップＳ１１で算出した１振動あたりの移動量と、ステップＳ１２で算出した振動の後退量とに基づいて、図５に示す（３）前進量を算出する。

【0075】

次に、主軸基準位相計算部４８４が、１振動あたりの移動量および振動の前進量に基づき振幅を算出する（ステップＳ１４）。具体的には、主軸基準位相計算部４８４は、ステップＳ１１で算出した１振動あたりの移動量と、ステップＳ１３で算出した振動の前進量とに基づいて、図５に示す（４）振幅を算出する。

【0076】

次に、主軸基準位相計算部４８４が、振幅および１回転あたりの送り移動量に基づき主軸の基準位相差を算出する（ステップＳ１５）。１回転あたりの送り移動量とは、主軸が１回転する間の送り軸の移動量である。ここで、振動切削開始位置から、例えば、図５に示される主軸回転位置の振動切削開始時の初期位置から主軸の基準位相差だけ離れた位置から、振幅が一定となる定常振動の振動切削を開始することで、主軸の回転位相に合わせた振動切削を実行することが可能となる。すなわち、主軸基準位相計算部４８４は、主軸の回転位相に合わせて切削指令毎に振動切削が実行されるように、振動切削波形の開始位置を決定する。このとき、決定される振動切削開始位置は、例えば、図５に示されるように、後退開始位置であってもよいし、前進位置の移動が開始される初期位置であってもよい。

【0077】

次に、後退開始位置決定部４８５が、主軸の前述の基準位相差に基づき後退開始位置を決定する（ステップＳ１６）。具体的には、後退開始位置決定部４８５は、ステップＳ１５で主軸基準位相計算部４８４が算出した主軸の基準位相差に基づいて、振動後退位置が移動を開始する時点の主軸の回転位置を決定する。

【0078】

後退開始位置決定部４８５が決定した後退開始位置は、振動移動量生成部４８３ａによる指令振動移動量生成処理で使用される。すなわち、振動移動量生成部４８３ａは、後退開始位置決定部４８５が決定した後退開始位置から振動後退位置が移動を開始するよう、指令振動移動量を生成する。

【0079】

以上説明したように、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａは、補間処理部４８ａにおいて、振動切削波形の位相と主軸の回転位相とが同期するように、振動移動量生成部４８３ａが送り軸の指令振動移動量を生成し、工作機械を制御する。このため、指令主軸回転速度で常に振動切削波形が追従できる。すなわち、どのような主軸回転速度が指令されたとしても、指令された主軸回転速度に同期した振動切削を実行できる。換言すると、オペレータが加工プログラムを作成する際に想定した加工時間で振動切削加工を行うことができるようになる。

【0080】

また、一般的な工作機械は、定められた主軸回転速度の上限値を超える主軸回転速度が指令された場合はアラートを発して加工動作を停止する機能を有しているが、数値制御装置１ａによれば、加工プログラムが指令する主軸回転速度で振動切削を制御するため、振動切削加工時にアラートが発生して加工動作が停止してしまうのを防止できる。

【0081】

実施の形態３．
実施の形態２では、指令された主軸回転速度に同期した振動切削を実行するための振動切削波形を生成するために、主軸基準位相計算部４８４は、１振動あたりの移動量、振動の後退量、および振動の前進量を算出し、算出した１振動あたりの移動量、および振動の前進量を用いて、振動の振幅を算出していた。実施の形態３では、例えば、振動切削指令から、１振動あたりの回転量および１回転あたりの送り移動量を取得し、取得した１振動あたりの回転量および１回転あたりの送り移動量に基づき振動の振幅を算出する場合について説明する。

【0082】

図７は、実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂの構成例を示す図である。図７では、図１に示した実施の形態１にかかる数値制御装置１と共通の構成要素に同一の符号を付している。本実施の形態では、数値制御装置１と同一の符号が付されている構成要素については説明を省略する。

【0083】

実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂは、入力操作部２、出力部３、および制御演算部４ｂを備える。

【0084】

制御演算部４ｂは、入力制御部４１、データ設定部４２、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ回路部４７、補間処理部４８ｂ、加減速処理部４９、および軸データ入出力部５０を備える。

【0085】

補間処理部４８ｂは、波形生成部４８２、振動移動量生成部４８３ａ、主軸基準位相計算部４８４ｂ、および後退開始位置決定部４８５を備える。なお、補間処理部４８ｂが備える振動移動量生成部４８３ａの処理は、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａの補間処理部４８ａが備える振動移動量生成部４８３ａと同様であるため、説明は省略する。

【0086】

主軸基準位相計算部４８４ｂは、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａの主軸基準位相計算部４８４とは異なる方法で基準位相差を算出する。

【0087】

制御演算部４ｂにおいて主軸基準位相計算部４８４ｂが算出する基準位相差、および後退開始位置決定部４８５が決定する後退開始位置について、図８を用いて説明する。

【0088】

図８は、実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂの制御演算部４ｂにおいて算出する基準位相差と後退開始位置との関係を示す図である。図８では、実施の形態２の説明で用いた図５と同様に、振動切削波形を用いて基準位相差と後退開始位置との関係を示している。図８に示す例では、図５と同様に、工具が１回振動する間に主軸が２回転する。

【0089】

本実施の形態では、図８に示すように、（４ａ）振幅、（５ａ）基準位相差、および（６ａ）後退開始位置を定義する。本実施の形態では、実施の形態２で用いた振動の前進量および後退量、１振動あたりの送り軸の移動量を考慮に入れない。

【0090】

図９は、実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂの制御演算部４ｂが基準位相差の算出および後退開始位置の決定を行う動作の一例を示すフローチャートである。図９では、図６に示すフローチャートと共通の処理に同一のステップ番号を付している。すなわち、制御演算部４ｂは、図６に示したステップＳ１１～Ｓ１４の代わりにステップＳ２１を実行して振幅を求める。

【0091】

制御演算部４ｂが基準位相差の算出および後退開始位置の決定を行う動作では、まず、主軸基準位相計算部４８４ｂが、１振動あたりの回転量および１回転あたりの送り移動量に基づき振幅を算出する（ステップＳ２１）。具体的には、主軸基準位相計算部４８４ｂは、１振動あたりの回転量と１回転あたりの送り移動量とを掛け合わせることで、図８に示す（４ａ）振幅を求める。なお、１振動あたりの回転量とは、振動切削で工具が１回振動する間の主軸の回転数であり、図８に示す例の場合は２回転となる。ステップＳ２１に続くステップＳ１５およびＳ１６は実施の形態２と同様であるため、説明は省略する。

【0092】

このように、実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂは、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａと同様に、振動切削波形の位相と主軸の回転位相とが同期するように振動切削波形を生成するので、実施の形態２にかかる数値制御装置１ａと同様の効果を得ることができる。また、実施の形態３にかかる数値制御装置１ｂは、実施の形態２のような振動の後退量および振動の前進量を算出しなくてもよいため、実施の形態２と比較して、数値制御装置１ｂにかかる計算負荷を少なくすることができる。また、切削工具が変更されて同一箇所を２回以上加工する場合等に、振動切削指令に含まれる振動条件の１つである主軸１回転あたりの振動回数が変更される場合がある。このとき、上述した実施の形態２では、振幅および基準位相差の計算要素の中にこの主軸１回転あたりの振動回数が含まれているため、この主軸１回転あたりの振動回数の変更の影響を受けて振動切削の開始位置が変わり加工面精度が低下する可能性がある。一方、実施の形態３では、振幅および基準位相差の計算要素の中に振動切削指令に含まれる振動条件の１つである主軸１回転あたりの振動回数は含まれておらず、この主軸１回転あたりの振動回数の変更の影響を受けないため、加工面精度の低下を抑制することができる。また、上述した実施の形態２では、振幅の計算要素の中にこの主軸１回転あたりの振動回数が含まれているため、この主軸１回転あたりの振動回数の変更を考慮して振幅調整しなければならず、振幅調整がしづらくなる。一方、実施の形態３では、振幅の計算要素の中に振動切削指令に含まれる振動条件の１つである主軸１回転あたりの振動回数は含まれておらず、振幅調整する場合にこの主軸１回転あたりの振動回数の変更を考慮しなくてよいため、振幅調整を容易にすることができる。

【0093】

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃの構成例を示す図である。図１０では、図１に示した実施の形態１にかかる数値制御装置１と共通の構成要素に同一の符号を付している。本実施の形態では、数値制御装置１と同一の符号が付されている構成要素については説明を省略する。

【0094】

実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃは、入力操作部２、出力部３、および制御演算部４ｃを備える。

【0095】

制御演算部４ｃは、入力制御部４１、データ設定部４２ｃ、記憶部４３、出力制御部４４、解析処理部４５、制御信号処理部４６、ＰＬＣ回路部４７、補間処理部４８ｃ、加減速処理部４９、および軸データ入出力部５０を備える。

【0096】

データ設定部４２ｃは、振動切削時の主軸回転速度の範囲設定を行う主軸回転速度範囲設定部４２１を含む。振動切削時の主軸回転速度の範囲設定は例えばオペレータが行う。すなわち、入力操作部２が振動切削時の主軸回転速度の範囲の設定操作をオペレータから受け付け、データ設定部４２ｃの主軸回転速度範囲設定部４２１が、振動切削時の主軸回転速度の範囲を設定する。

【0097】

図１１は、実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃの主軸回転速度選択部４８１ｃの動作の一例を示すフローチャートである。

【0098】

図１１に示すように、主軸回転速度選択部４８１ｃは、主軸回転速度の上限値を設定する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１では、オペレータが入力操作部２を操作して振動切削時の主軸回転速度の上限値の設定を行う。上限値の設定は、例えば、指令主軸回転速度＋２％、指令主軸回転速度＋１００ｒ／ｍｉｎといった値を目安に行う。主軸回転速度選択部４８１ｃは、オペレータが設定した主軸回転速度の上限値を入力制御部４１から受け取り、記憶部４３のパラメータ記憶エリア４３１に書き込む。主軸回転速度の上限値は、数値制御装置１ｃが制御する工作機械の仕様などに基づいて決定するとよい。

【0099】

補間処理部４８ｂは、主軸回転速度選択部４８１ｃ、波形生成部４８２および振動移動量生成部４８３を備える。

【0100】

主軸回転速度選択部４８１ｃは、振動切削時の主軸の回転速度を選択する。主軸回転速度選択部４８１ｃは、実施の形態１にかかる主軸回転速度選択部４８１と同様に、振動切削に関するパラメータとしてパラメータ記憶エリア４３１に格納されている複数の主軸回転速度の候補の中の１つを選択する。このとき、主軸回転速度選択部４８１ｃは、主軸回転速度範囲設定部４２１により設定された上限値を超えないように主軸回転速度を選択する。

【0101】

主軸回転速度選択部４８１ｃが主軸回転速度を選択する動作の具体例について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃが振動切削加工の制御を行う際に使用可能な振動切削条件のリストの一例を示す図である。

【0102】

一例として、主軸回転速度範囲設定部４２１により設定された範囲が「指令主軸回転速度＋２％以下」に設定され、かつ、指令主軸回転速度が３７００ｒ／ｍｉｎ、指令振動回数が０．５回の場合の動作を説明する。この場合、主軸回転速度選択部４８１ｃは、図１２に示すように、（ａ）３７００ｒ／ｍｉｎが指令された後の最初の切削指令（振動切削）では、主軸回転速度範囲設定部４２１により設定された範囲の上限３７７４ｒ／ｍｉｎ以下の（ｂ）３７５０ｒ／ｍｉｎの振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１ｃは、以降の切削指令（振動切削）においても、主軸回転速度が３７７４ｒ／ｍｉｎ以下の振動切削条件の中から、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度３７００ｒ／ｍｉｎに近づくように振動切削条件を選択する。

【0103】

図１３は、実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃが工作機械に振動切削を実行させる制御動作の一例を示すフローチャートである。図１３では、実施の形態１にかかる数値制御装置１の説明で用いた図３に示すフローチャートと共通の処理に同一のステップ番号を付している。すなわち、数値制御装置１ｃは、図３に示したステップＳ３の代わりにステップＳ４を実行して工作機械を制御する。図１３に示すステップＳ１およびＳ２は実施の形態１にかかる数値制御装置１が実行する図３のステップＳ１およびＳ２と同様であるため、説明は省略する。

【0104】

数値制御装置１ｃは、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度以下の場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、指令主軸回転速度より高く、かつ上限値以下の主軸回転速度で振動切削を実行するよう駆動部７を制御する（ステップＳ４）。具体的には、主軸回転速度選択部４８１ｃが、主軸１回転あたりの振動回数が指令振動回数と一致する振動切削条件の中から、指令主軸回転速度より高く、かつ上限値以下の主軸回転速度が含まれる振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１ｃは、指令主軸回転速度より高く、かつ上限値以下の主軸回転速度が含まれる振動切削条件が複数存在する場合、主軸回転速度の平均値が指令主軸回転速度により近づく振動切削条件を選択する。主軸回転速度選択部４８１ｃが振動切削条件を選択した後の動作、すなわち、波形生成部４８２、振動移動量生成部４８３、および加減速処理部４９の動作は実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

【0105】

以上説明したように、実施の形態４にかかる数値制御装置１ｃは、振動切削を行う場合、予め定められた振動切削条件の１つを切削指令（振動切削）ごとに選択し、選択した振動切削条件に含まれる主軸回転速度で主軸を回転させる。このとき、数値制御装置１ｃは、主軸回転速度が予め設定された上限値以下となるように考慮しつつ、主軸回転速度の平均値が回転指令によって指令される主軸回転速度である指令主軸回転速度に近づくように、振動切削条件を選択する。これにより、上述した実施の形態１と同様に、振動切削の影響で、オペレータが加工プログラムを作成する際に想定した加工時間と実際の加工時間との差が大きくなるのを最小限に抑え、振動切削加工における効率改善を実現できる。また、振動切削時の主軸回転数が工作機械の許容する上限値を超えてしまいアラートが発生し、加工動作が停止する、といったことが発生するのを防止できる。

【0106】

つづいて、各実施の形態で説明した数値制御装置（数値制御装置１，１ａ，１ｂ，１ｃ）が備える制御演算部（制御演算部４，４ａ，４ｂ，４ｃ）のハードウェア構成について説明する。各実施の形態で説明した数値制御装置が備える制御演算部のハードウェア構成は同一であるため、一例として、実施の形態１にかかる数値制御装置１が備える制御演算部４のハードウェア構成を説明する。

【0107】

図１４は、実施の形態１にかかる数値制御装置１が備える制御演算部４のハードウェア構成例を示す図である。

【0108】

制御演算部４は、図１４に示される制御回路１００により実現される。制御回路１００は、プロセッサ１０１とメモリ１０２とを備える。制御回路１００は、プロセッサ１０１がソフトウェアを実行する回路である。

【0109】

制御演算部４は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０２に格納される。制御回路１００では、メモリ１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が読み出して実行することにより、制御演算部４の各機能を実現する。すなわち、制御回路１００は、制御演算部４の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１０２を備える。このプログラムは、制御演算部４の手順および方法をコンピュータに実行させる数値制御プログラムである。メモリ１０２は、プロセッサ１０１が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。

【0110】

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはシステムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、あるいは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等が該当する。

【0111】

プロセッサ１０１が実行するプログラムは、コンピュータで実行可能な、データ処理を行うための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な（non-transitory）記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトであってもよい。プロセッサ１０１が実行するプログラムは、複数の命令がデータ処理を行うことをコンピュータに実行させる。

【0112】

制御演算部４は、専用のハードウェアにより実現されてもよい。また、制御演算部４の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、制御演算部４の機能の他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0113】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0114】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 数値制御装置、２ 入力操作部、３ 出力部、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 制御演算部、７ 駆動部、４１ 入力制御部、４２，４２ｃ データ設定部、４３ 記憶部、４４ 出力制御部、４５ 解析処理部、４６ 制御信号処理部、４７ ＰＬＣ回路部、４８，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ 補間処理部、４９ 加減速処理部、５０ 軸データ入出力部、７１ｓ 主軸モータ、７１ｘ，７１ｚ サーボモータ、７２ｓ，７２ｘ，７２ｚ 検出器、７３ｓ 主軸制御部、７３ｘ，７３ｚ サーボ制御部、４２１ 主軸回転速度範囲設定部、４３１ パラメータ記憶エリア、４３２ 加工プログラム記憶エリア、４３３ 表示データ記憶エリア、４３４ 共有エリア、４８１，４８１ｃ 主軸回転速度選択部、４８２ 波形生成部、４８３，４８３ａ 振動移動量生成部、４８４，４８４ｂ 主軸基準位相計算部、４８５ 後退開始位置決定部。

【要約】

【課題】振動切削加工における効率改善を実現可能な数値制御装置を得ること。
【解決手段】振動切削を工作機械に実行させる数値制御装置１は、振動切削を実行可能な振動周波数と主軸回転速度との組み合わせを含む複数の振動切削条件を取得する入力制御部４１と、振動切削が指令されると、指令された振動切削の振動周波数、および、回転指令で指令される主軸の回転速度である指令主軸回転速度に基づいて、入力制御部により取得された複数の振動切削条件にそれぞれ含まれる主軸回転速度のうちの１つを切削指令毎に選択する主軸回転速度選択部４８１と、を備え、主軸回転速度選択部は、過去に選択した主軸回転速度と今回選択する主軸回転速度との平均値が指令主軸回転速度の平均値に近づくように、振動切削が実行される際の主軸回転速度を選択する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】