JP5139591B1

JP5139591B1 - Machine Tools

Info

Publication number: JP5139591B1
Application number: JP2012200144A
Authority: JP
Inventors: 竜榛木; 孝一小林; 能吉今崎
Original assignee: ADVANTEC INC.; HARIKI SEIKO CO., LTD.
Current assignee: ADVANTEC INC.; HARIKI SEIKO CO., LTD.
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP2014054688A

Abstract

【課題】主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、しかも、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる工作機械を提供することを目的としている。
【解決手段】切削工具４を保持し、その切削工具４をワーク２に対して送り動作させる切削工具送り機構８と、ワーク２を保持し、そのワーク２を切削工具４に対して送り動作させるワーク送り機構１１と、前記切削工具送り機構８の駆動源である切削工具送り駆動モータ８ａ及び前記ワーク送り機構１１の駆動源であるワーク送り駆動モータ１１ａを夫々制御することで前記切削工具４及びワーク２を協働で同期させて少なくとも２軸方向に低周波振動させてなる制御装置９とを有している。
【選択図】図１[PROBLEMS] To stabilize the machining quality of a workpiece made mainly of difficult-to-cut materials, to suppress the occurrence of fire, and to be practical, the machining shape of the workpiece is not limited, and the workpiece It is an object of the present invention to provide a machine tool capable of performing low-frequency vibration cutting with an optimum vibration capable of finely dividing chips with respect to the number of rotations or the number of rotations of a cutting tool.
A cutting tool feed mechanism 8 that holds a cutting tool 4 and feeds the cutting tool 4 to a workpiece 2; holds the workpiece 2 and feeds the workpiece 2 to the cutting tool 4; By controlling the workpiece feed mechanism 11, the cutting tool feed drive motor 8a which is a drive source of the cutting tool feed mechanism 8, and the workpiece feed drive motor 11a which is a drive source of the workpiece feed mechanism 11, the cutting tool 4 and And a control device 9 which synchronizes the workpiece 2 in cooperation and vibrates at low frequencies in at least two axial directions.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、切削工具及びワークを低周波振動させて、当該切削工具にてワークを切削加工する工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool that vibrates a cutting tool and a workpiece at low frequency and cuts the workpiece with the cutting tool.

従来の工作機械として、ワークに対してバイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工する、いわゆる慣用切削加工を行う工作機械が知られている。また一方、切削工具の刃先に圧電素子を用いて超音波領域の振動を与えながらワークを切削加工する、いわゆる超音波振動切削加工を行う工作機械も知られている（例えば、特許文献１）。そしてさらには、特許文献２に記載のように、切削工具に加振機を取付ける工作機械も知られている。 As a conventional machine tool, there is known a machine tool that performs so-called conventional cutting, in which a cutting tool such as a cutting tool is advanced in a certain direction relative to the workpiece to cut the workpiece. On the other hand, a machine tool that performs so-called ultrasonic vibration cutting, in which a workpiece is cut while applying a vibration in an ultrasonic region to a cutting edge of a cutting tool using a piezoelectric element is also known (for example, Patent Document 1). Further, as described in Patent Document 2, a machine tool for attaching a vibration exciter to a cutting tool is also known.

この特許文献２に記載の工作機械を、図９を参照して説明すれば、当該工作機械１００は、第１案内路１０１を有し、この第１案内路１０１は、油圧シリンダ１０２のピストンロッド１０３と連結した刃物台１０４をワークＷの軸心Ｏと直角の向きに移動させるように案内している。また工作機械１００は、加振機１０５を有し、この加振機１０５はワークＷの軸心Ｏと平行な送り方向の向きに振動を発生させる振動機構と、切削工具１０６を着脱自在に固定する装置とを有し、そしてさらに、送りシリンダ１０７のピストンロッド１０８と連結して上記刃物台１０４に固着された第２案内路１０９にて送り方向の向きに移動可能となっている。そして、このように構成される工作機械１００を振動させることによって、軸心Ｏ周りに回転しているワークＷの切削加工が行われるというものである。 The machine tool described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. 9. The machine tool 100 has a first guide path 101, which is a piston rod of a hydraulic cylinder 102. The tool post 104 connected to the guide 103 is guided to move in a direction perpendicular to the axis O of the workpiece W. Further, the machine tool 100 has a vibration exciter 105, and the vibration exciter 105 detachably fixes a vibration mechanism that generates vibration in a feed direction parallel to the axis O of the workpiece W and the cutting tool 106. Furthermore, it is connected to the piston rod 108 of the feed cylinder 107 and can be moved in the feed direction by a second guide path 109 fixed to the tool post 104. Then, the workpiece W rotating around the axis O is cut by vibrating the machine tool 100 configured as described above.

特開２０００−０５２１０１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-052101 特公昭４９−１７７９０号公報Japanese Patent Publication No.49-17790 特開平６−２８５７０１号公報JP-A-6-285701

しかしながら、従来の工作機械には次のような問題があった。すなわち、慣用切削加工を行う工作機械は、バイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工するが、その際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができず、それが原因で切削工具の刃先を著しく摩耗させてしまい、ワークの加工品質にばらつきを生じさせてしまうという問題があった。さらに、切削加工する際発生する切屑が上記切削工具に絡まり、それが原因で品質にばらつきが生じるばかりか火災が発生するという問題もあった。 However, conventional machine tools have the following problems. In other words, a machine tool that performs conventional cutting processes the workpiece by moving a cutting tool such as a cutting tool in a relatively fixed direction, and effectively cools and reduces the cutting heat and frictional heat generated at that time. There is a problem in that it cannot be lubricated, which causes the cutting edge of the cutting tool to be remarkably worn, resulting in variations in the work quality of the workpiece. Furthermore, there is a problem that chips generated when cutting are entangled with the cutting tool, resulting in a variation in quality and a fire.

一方、超音波振動切削加工を行う工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの加工時間が大幅に掛かるばかりか、非常に高価であり、さらには、圧電素子を用いているため切削工具を工作機械に取り付けるためのアダプターの役割を持つツーリングの設置箇所に制約が生じる等の問題があった。そのため、上記超音波振動切削加工を行う工作機械は、実用性に欠けるという問題があった。 On the other hand, machine tools that perform ultrasonic vibration cutting have the advantage of enabling cutting of difficult-to-cut materials, but they are not only very time consuming but also very expensive. As a result, there are problems such as restrictions on the installation location of the tooling that serves as an adapter for attaching the cutting tool to the machine tool. Therefore, the machine tool that performs the ultrasonic vibration cutting has a problem of lack of practicality.

また一方、切削工具に加振機を取付けた工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。すなわち、工作機械１００は、加振機１０５を取り付けているため、切削工具１０６を垂直方向と水平方向にしか移動させることができず、ワークを図９に示すワークＷの加工形状にしようとすれば、ワークＷの円弧部ＷＲを切削加工する際、矢印Ｐ１０の向きに工作機械１００を回転させて切削加工しなければならない。しかしながら、実際のところ、工作機械１００を矢印Ｐ１０方向に回転させようとすれば、ワークＷや、図９には図示していない他の機械に干渉してしまい、矢印Ｐ１０方向に回転させることは物理的に不可能であった。それゆえ、切削工具に加振機を取付けた工作機械では、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。 On the other hand, a machine tool with a vibration exciter attached to the cutting tool has the advantage of enabling cutting of difficult-to-cut materials, but has a problem that the work shape of the workpiece is limited. That is, since the machine tool 100 has the vibration exciter 105 attached, the cutting tool 106 can be moved only in the vertical direction and the horizontal direction, and the work is intended to have the work shape of the work W shown in FIG. For example, when the arc portion WR of the workpiece W is cut, the machine tool 100 must be rotated in the direction of the arrow P10 for cutting. However, in reality, if the machine tool 100 is rotated in the direction of the arrow P10, it interferes with the workpiece W and other machines not shown in FIG. It was physically impossible. Therefore, in the machine tool in which the vibration exciter is attached to the cutting tool, there is a problem that the processing shape of the workpiece is limited.

そこで、上記のような問題を解決すべく、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削をさせるように設計変更することも考えられる。すなわち、このＮＣ旋削加工装置は、サーボモータによって、工具を所定距離だけ移動させて一旦停止させ、さらに所定距離だけリバースさせるという動作を繰り返すことによって、ある程度長い切屑に分断し、ワークを切削加工するというものである。そこで、この動作を応用し、工具の動作を停止させずに前進後退を繰り返し、上記工具を低周波振動切削させることも考えられる。 Therefore, in order to solve the above-described problems, it is conceivable to change the design so as to perform low-frequency vibration cutting using an NC turning apparatus as described in Patent Document 3. In other words, this NC turning apparatus cuts a workpiece by cutting it into a somewhat long chip by repeating the operation of moving the tool by a predetermined distance, temporarily stopping it, and then reversing it by a predetermined distance by a servo motor. That's it. Therefore, it is conceivable to apply this operation and repeat the forward and backward movements without stopping the operation of the tool to cause the tool to be subjected to low-frequency vibration cutting.

しかしながら、周波数は、理論上、振幅とその補間速度によって決定するが、実際は、振幅やその補間速度と周波数の関係は工作機械の機械特性（例えばテーブル上の質量やモータ特性等）によって種々様々に変化し、比例関係のような一定の関係になっておらず、机上の計算では所望の振動（最適な周波数及び振幅）を作成することができないという問題があった。また、切屑を分断することを目的として、低周波振動切削を実行しようとすれば、ワークの回転数又は切削工具の回転数と低周波振動切削する際の周期とを同期させないように設定しなければならないが、そのような周期を計算で算出するのは非常に困難であった。 However, the frequency is theoretically determined by the amplitude and the interpolation speed, but in reality, the relationship between the amplitude and the interpolation speed and the frequency varies depending on the machine characteristics of the machine tool (for example, mass on the table, motor characteristics, etc.). There is a problem that the relationship does not change and does not become a fixed relationship such as a proportional relationship, and a desired vibration (optimum frequency and amplitude) cannot be created by calculation on a desk. Also, if low-frequency vibration cutting is to be performed for the purpose of dividing chips, the rotation speed of the workpiece or the cutting tool must be set so as not to synchronize with the low-frequency vibration cutting cycle. However, it is very difficult to calculate such a period by calculation.

それゆえ、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できるような最適な振動で低周波振動切削を実行させることは非常に困難であるという問題があった。 Therefore, there has been a problem that it is very difficult to perform low-frequency vibration cutting with an optimum vibration that can sever the chips finely with respect to the rotation speed of the workpiece or the rotation speed of the cutting tool.

そこで本発明は、上記問題に鑑み、主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、さらに、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる工作機械を提供することを目的としている。 Therefore, in view of the above problems, the present invention can stabilize the work quality of a work mainly made of difficult-to-cut materials with high quality, suppress the occurrence of fire, and is practical and has a work shape of the work. The present invention is not limited, and it is another object of the present invention to provide a machine tool capable of performing low-frequency vibration cutting with an optimum vibration capable of finely dividing chips with respect to the rotation speed of a workpiece or the rotation speed of a cutting tool.

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。 The object of the present invention is achieved by the following means. In addition, although the code | symbol in a parenthesis attaches the referential mark of embodiment mentioned later, this invention is not limited to this.

請求項１に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（８）と、
ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、
前記切削工具送り機構（８）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（８ａ）及び前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御することで前記切削工具（４）及びワーク（２）を協働で同期させて少なくとも２軸方向に低周波振動させる制御機構（制御装置９）とを有し、
前記制御機構（制御装置９）は、各種設定を行う操作手段（入力部９１）と、該操作手段（入力部９１）によって設定された前記切削工具（４）の回転数又は前記ワーク（２）の回転数と該切削工具（４）又はワーク（２）１回転当たりの切削工具（４）及びワーク（２）の送り量に応じて、前記切削工具（４）及びワーク（２）を少なくとも２軸方向に同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも前記切削工具送り機構（８）の前進量，後退量，前進速度，後退速度及び前記ワーク送り機構（１１）の前進量，後退量，前進速度，後退速度が予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（８ａ）及びワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御してなるモータ制御手段（モータ制御部９４）とを有してなることを特徴としている。 A machine tool according to claim 1 is provided with a cutting tool feed mechanism (8) that holds a cutting tool (4) for machining a workpiece and feeds the cutting tool (4) to the workpiece (2).
A workpiece feed mechanism (11) that holds the workpiece (2) and feeds the workpiece (2) to a cutting tool (4) for workpiece machining;
The cutting tool is controlled by controlling a cutting tool feed driving motor (8a) which is a driving source of the cutting tool feeding mechanism (8) and a workpiece feeding driving motor (11a) which is a driving source of the workpiece feeding mechanism (11), respectively. (4) and a control mechanism (control device 9) that synchronizes the workpiece (2) in cooperation and vibrates at low frequencies in at least two axes.
The control mechanism (control device 9) includes an operation unit (input unit 91) for performing various settings, and the rotation speed of the cutting tool (4) set by the operation unit (input unit 91) or the workpiece (2). The cutting tool (4) and the work (2) are at least 2 according to the number of rotations of the cutting tool (4) or the work (2) and the feed amount of the cutting tool (4) and the work (2) per rotation. As the data that can be operated at a low frequency of 25 Hz or more to perform the feed operation in synchronization with the axial direction, at least the advance amount and the retract amount of the cutting tool feed mechanism (8) according to the mechanical characteristics such as the mass on the table and the motor characteristics. Vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage unit 93) in which the advance speed, the reverse speed and the advance amount, the reverse amount, the advance speed, and the reverse speed of the work feed mechanism (11) are stored in a table in advance. The vibration Motor control means (motors) for controlling the cutting tool feed drive motor (8a) and the work feed drive motor (11a) based on the data stored in the cutting information storage means (vibration cutting information storage section 93), respectively. And a control unit 94).

さらに、請求項２に係る工作機械は、上記請求項１に記載の工作機械において、前記振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）は、前記操作手段（入力部９１）によって設定された前記切削工具（４）の回転数又は前記ワーク（２）の回転数、及び、該切削工具（４）又はワーク（２）１回転当たりの切削工具（４）及びワーク（２）の送り量、並びに、補間方法に応じて、前記切削工具（４）及びワーク（２）を少なくとも２軸方向に同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で、なお且つ、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記切削工具送り機構（８）の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲイン及び前記ワーク送り機構（１１）の前進量，後退量，前進速度，後退速度、ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納され、
前記モータ制御手段（モータ制御部９４）は、前記振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（８ａ）及びワーク送り駆動モータ（１１ａ）を、振幅が徐々に拡大するように夫々制御してなることを特徴としている。 Furthermore, the machine tool according to claim 2 is the machine tool according to claim 1, wherein the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 93) is set by the operation means (input section 91). The number of revolutions of the cutting tool (4) or the number of revolutions of the work (2), and the amount of feed of the cutting tool (4) and the work (2) per one rotation of the cutting tool (4) or the work (2), Further, according to the interpolation method, the cutting tool (4) and the work (2) are fed at a low frequency of 25 Hz or more and are set to a high gain at least in a biaxial direction. As the workable data that does not oscillate, the cutting tool feed mechanism (8) advances, retracts, advance speed, retract speed, gain, and workpiece feed according to mechanical characteristics such as mass on the table and motor characteristics. Advancement of structure (11), the amount of retraction, forward speed, reverse speed, gain is stored is at least pre-tabulated,
The motor control means (motor control section 94) is configured such that the cutting tool feed drive motor (8a) and the work feed drive motor are based on the data stored in the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 93). (11a) is characterized by being controlled such that the amplitude gradually increases.

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる工作機械では、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構８の駆動源である切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク２の送り動作を行うワーク送り機構１１の駆動源であるワーク送り駆動モータ１１ａを制御機構（制御装置９）によって、上記切削工具４及びワーク２を低周波振動させるようにそれぞれ制御している。これにより、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋ（図１参照）にキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際に発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本発明によればワークの加工品質を安定させることができる。 Next, effects of the present invention will be described with reference numerals in the drawings. First, in the machine tool according to the first aspect of the present invention, the cutting tool feed drive motor 8a, which is the drive source of the cutting tool feed mechanism 8 that feeds the cutting tool 4 that cuts the workpiece 2, and the feeding operation of the workpiece 2 are performed. A work feed drive motor 11a that is a drive source of the work feed mechanism 11 to be performed is controlled by a control mechanism (control device 9) so that the cutting tool 4 and the work 2 are vibrated at low frequency. As a result, cavitation is generated in the space K (see FIG. 1) generated in the workpiece 2 and the cutting tool 4, and coolant or the like used when cutting is sucked into the space K, which occurs when the workpiece 2 is processed. It is possible to effectively cool and lubricate cutting heat and frictional heat. Therefore, according to the present invention, the machining quality of the workpiece can be stabilized.

また、本発明によれば、切削工具４及びワーク２は低周波振動しながら、当該切削工具４によってワーク２を切削加工しているため、切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、さらには、火災の発生を抑制することができる。 Moreover, according to this invention, since the cutting tool 4 and the workpiece | work 2 cut the workpiece | work 2 with the said cutting tool 4, while the low frequency vibration is carried out, a chip becomes powdery and it becomes difficult to entangle a cutting tool in a cutting tool. . Therefore, the quality is stabilized, and furthermore, the occurrence of fire can be suppressed.

さらに、本発明によれば、切削工具４及びワーク２を低周波振動させるにあたって、制御機構（制御装置９）を用いて切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａをそれぞれ制御しているだけであるから、簡便な構造であるため、実用的であり、なお且つ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。 Furthermore, according to the present invention, when the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at low frequency, the cutting tool feed drive motor 8a and the workpiece feed drive motor 11a are each controlled using the control mechanism (control device 9). Therefore, since it has a simple structure, it is practical, and the working shape of the workpiece is not limited.

そしてさらに、本発明によれば、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）に、ワーク２の回転数又は切削工具４の回転数と該ワーク２又は切削工具４の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量に応じて、切削工具４及びワーク２を少なくとも２軸方向に同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構８の前進量，後退量，前進速度，後退速度及びワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度が予めテーブル化されて格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。 Further, according to the present invention, the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage unit 93) stores the number of rotations of the workpiece 2 or the number of rotations of the cutting tool 4 and the number of cuttings per rotation of the workpiece 2 or the cutting tool 4. According to the feed amount of the tool 4 and the workpiece 2, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are fed in synchronism with at least two axial directions. At least the advance amount, the retract amount, the advance speed, the retract speed and the advance amount, retract amount, advance speed, and retract speed of the work feed mechanism 11 corresponding to the mechanical characteristics of the cutting tool feed mechanism 8 are stored in a table in advance. Therefore, low-frequency vibration cutting can be performed with the optimum vibration that can finely divide the chips.

一方、請求項２の発明によれば、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）には、切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１のゲインの値としてハイゲインの値が格納されていても発振しないような切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度が格納されているから、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができる。そのため、より高品質な切削加工を実現することができる。 On the other hand, according to the invention of claim 2, the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 93) stores high gain values as gain values of the cutting tool feed mechanism 8 and the work feed mechanism 11. Since the advance amount, the retract amount, the advance speed, and the retract speed of the cutting tool feed mechanism 8 and the work feed mechanism 11 that do not oscillate are stored, the waveform at the time of low-frequency vibration cutting is made into a smooth and fine sine wave. You can get closer. Therefore, higher quality cutting can be realized.

また、本発明によれば、モータ制御手段（モータ制御部９４）は、前記振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部９３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するように夫々制御しているから、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。これにより、当該切削工具にてワークを滑らかに切削加工することができる。 Further, according to the present invention, the motor control means (motor control section 94) is configured such that the cutting tool feed drive motor 8a is based on the data stored in the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 93). Since the workpiece feed motor 11a is controlled such that the amplitude gradually increases, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. Thereby, a workpiece | work can be smoothly cut with the said cutting tool.

なお、本明細書における低周波とは、２５Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下の範囲をいうものである。 In addition, the low frequency in this specification means the range of 25 Hz or more and 1000 Hz or less.

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of a machine tool concerning one embodiment of the present invention. 同実施形態の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control device of the embodiment. 同実施形態の振動切削情報格納部に格納されているテーブル図である。It is a table figure stored in the vibration cutting information storage part of the embodiment. （ａ）はワークの面Ａを切削工具にて切削加工している状態、（ｂ）は、ワークの面Ｂを切削工具にて切削加工している状態を示す図である。(A) is the state which is cutting the surface A of a workpiece | work with a cutting tool, (b) is a figure which shows the state which is cutting the surface B of a workpiece | work with a cutting tool. 切削工具にてワークの面Ａの切削加工が完了し、面Ｂの切削加工を実施する際の切削工具及びワークの振動波形を示す図である。It is a figure which shows the vibration waveform of the cutting tool and workpiece | work at the time of cutting the surface A of a workpiece | work completed with the cutting tool, and implementing the cutting of the surface B. 同実施形態に係る工作機械の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the machine tool which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る切削工具及びワークをＡ点からＢ点まで直線補間等によって移動させる場合を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the case where the cutting tool and workpiece | work which concern on the same embodiment are moved from A point to B point by linear interpolation etc. FIG. 同実施形態に係る工作機械の一使用例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the usage example of the machine tool which concerns on the same embodiment. 従来の工作機械の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the conventional machine tool.

以下、本発明に係る一実施形態について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態に係る工作機械１は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図１に示すように、Ｚ軸上には、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられ、且つ、ベース６上に設けられている上記ワーク２を進退自在（矢印Ｐ１参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、Ｚ軸に垂直なＸ軸上には、ベース７上に設けられ、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を進退自在（矢印Ｐ２参照）に送り動作させる切削工具送り機構８が設けられている。そしてさらに、この工作機械１には、その切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ１０を介してそれぞれ制御する制御装置９が備えられている。 A machine tool 1 according to the present embodiment is composed of a CNC lathe. As shown in FIG. 1, on a Z axis, a rotating mechanism 3 that rotatably supports a workpiece 2 that is a workpiece, and its rotation. A work feeding mechanism 11 is provided which is provided at the lower part of the mechanism 3 and which feeds the work 2 provided on the base 6 so as to freely move back and forth (see arrow P1). On the X axis perpendicular to the Z axis, a cutting tool feed mechanism 8 that is provided on the base 7 and feeds the cutting tool 4 for cutting the workpiece 2 so as to freely move back and forth (see arrow P2) is provided. ing. Further, the machine tool 1 is provided with a control device 9 for controlling the operations of the cutting tool feed mechanism 8 and the work feed mechanism 11 via a servo amplifier 10 respectively.

上記回転機構３は、スピンドルモータ３ａを有し、そのスピンドルモータ３ａの主軸３ｂにはチャック機構３ｃが回転可能に取り付けられている。そして、そのチャック機構３ｃには被加工物であるワーク２が掴時されており、この掴持されたワーク２は、スピンドルモータ３ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。 The rotation mechanism 3 has a spindle motor 3a, and a chuck mechanism 3c is rotatably attached to a main shaft 3b of the spindle motor 3a. The workpiece 2 as a workpiece is gripped by the chuck mechanism 3c, and the gripped workpiece 2 is driven to rotate around the rotation axis R by the rotational drive of the spindle motor 3a. Yes.

他方、上記切削工具送り機構８は、ワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に切削工具４の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなる切削工具送り駆動モータ８ａを有している。この切削工具送り駆動モータ８ａは、可動子８ａ１と固定子８ａ２とで構成されており、この可動子８ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子８ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。 On the other hand, the cutting tool feed mechanism 8 has a cutting tool feed drive motor 8a composed of a linear servo motor that is a drive source for feeding the cutting tool 4 so as to be movable back and forth with respect to the workpiece 2 (see arrow P2). Yes. This cutting tool feed drive motor 8a is composed of a mover 8a1 and a stator 8a2. The mover 8a1 is formed by winding an exciting coil around a magnetic structure, and the stator 8a2 A large number of magnets are arranged in the longitudinal direction.

そしてこの可動子８ａ１は、上記切削工具台５が載置されているテーブル８ｂの下部に設けられ、固定子８ａ２は、上記ベース７上に設けられているガイドレール８ｃの上部に設けられている。また、上記テーブル８ｂの下部には、そのテーブル８ｂが上記ガイドレール８ｃに沿うように移動するのを案内する一対のガイド８ｄが設けられている。 The movable element 8a1 is provided at the lower part of the table 8b on which the cutting tool table 5 is placed, and the stator 8a2 is provided at the upper part of the guide rail 8c provided on the base 7. . In addition, a pair of guides 8d for guiding the table 8b to move along the guide rails 8c is provided below the table 8b.

このように構成される切削工具送り機構８をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ１０が、制御装置９より送出される指令に基づく電流を可動子８ａ１に送出する。これにより、可動子８ａ１と固定子８ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ２参照）の推力が発生し、その推力に伴ってテーブル８ｂが前後方向（矢印Ｐ２参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うテーブル８ｂの移動にあたっては、一対のガイド８ｄが設けられているから、その一対のガイド８ｄによって、テーブル８ｂは、ガイドレール８ｃに沿うように移動することとなる。それゆえ、切削工具送り機構８をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、切削工具送り駆動モータ８ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなモータを用いても良い。 In order to move the cutting tool feed mechanism 8 configured in this manner so as to be movable back and forth with respect to the workpiece 2 (see arrow P <b> 2), first, the servo amplifier 10 moves a current based on a command sent from the control device 9. It is sent to the child 8a1. As a result, the magnetic poles of the mover 8a1 and the stator 8b1 are attracted and repelled, so that thrust in the front-rear direction (see arrow P2) is generated, and the table 8b moves in the front-rear direction (see arrow P2) along with the thrust. Will be moved to. When the table 8b is moved in accordance with the thrust, a pair of guides 8d are provided. Therefore, the table 8b is moved along the guide rails 8c by the pair of guides 8d. Therefore, it is possible to move the cutting tool feed mechanism 8 with respect to the workpiece 2 so as to freely advance and retract (see arrow P2). In this embodiment, a linear servo motor is used as the cutting tool feed drive motor 8a. However, the present invention is not limited to this, and any motor may be used.

他方、ワーク送り機構１１は、切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）にワーク２の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなるワーク送り駆動モータ１１ａを有している。このワーク送り駆動モータ１１ａは、可動子１１ａ１と固定子１１ａ２とで構成されており、この可動子１１ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子１１ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。 On the other hand, the workpiece feed mechanism 11 has a workpiece feed drive motor 11a composed of a linear servo motor that is a drive source for feeding the workpiece 2 so as to be movable forward and backward with respect to the cutting tool 4 (see arrow P1). The workpiece feed drive motor 11a is composed of a mover 11a1 and a stator 11a2. The mover 11a1 is formed by winding an exciting coil around a magnetic structure, and the stator 11a2 includes a large number of stators 11a2. The magnets are arranged in the longitudinal direction.

そしてこの可動子１１ａ１は、上記回転機構３のスピンドルモータ３ａの下部に設けられ、固定子１１ａ２は、上記ベース６の上部に設けられているガイドレール１１ｂの上部に設けられている。また、上記スピンドルモータ３ａの下部には、そのスピンドルモータ３ａが上記ガイドレール１１ｂに沿うように移動するのを案内する一対のガイド１１ｃが設けられている。 The movable element 11 a 1 is provided at the lower part of the spindle motor 3 a of the rotating mechanism 3, and the stator 11 a 2 is provided at the upper part of the guide rail 11 b provided at the upper part of the base 6. A pair of guides 11c for guiding the spindle motor 3a to move along the guide rail 11b is provided below the spindle motor 3a.

このように構成されるワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ１０が、制御装置９より送出される指令に基づく電流を可動子１１ａ１に送出する。これにより、可動子１１ａ１と固定子１１ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ１参照）の推力が発生し、その推力に伴ってスピンドルモータ３ａが前後方向（矢印Ｐ１参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うスピンドルモータ３ａの移動にあたっては、一対のガイド１１ｃが設けられているから、その一対のガイド１１ｃによって、上記スピンドルモータ３ａは、ガイドレール１１ｂに沿うように移動することとなる。それゆえ、ワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、ワーク送り駆動モータ１１ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなモータを用いても良い。 In order to move the workpiece feeding mechanism 11 configured in this manner so as to be movable forward and backward (see arrow P1) with respect to the cutting tool 4, first, the servo amplifier 10 moves the current based on the command sent from the control device 9. Send to child 11a1. As a result, the magnetic poles of the mover 11a1 and the stator 11b1 are attracted and repelled, so that a thrust in the front-rear direction (see arrow P1) is generated, and the spindle motor 3a moves in the front-rear direction (see arrow P1) along with the thrust. ) Will be moved. When the spindle motor 3a is moved in accordance with the thrust, a pair of guides 11c are provided. Therefore, the spindle motor 3a is moved along the guide rail 11b by the pair of guides 11c. . Therefore, the workpiece feeding mechanism 11 can be moved with respect to the cutting tool 4 so as to freely advance and retract (see arrow P1). In this embodiment, a linear servo motor is used as the workpiece feed drive motor 11a. However, the present invention is not limited to this, and any motor may be used.

ここで、制御装置９について、図２及び図３を用いてより詳しく説明する。制御装置９は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部９０と、タッチパネル等からなる入力部９１と、その入力部９１を用いて使用者がプログラムしたプログラム情報を格納するプログラム情報格納部９２と、切削工具４及びワーク２を少なくとも２軸方向（図示では、２軸方向）に送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で、なお且つ、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータで、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じて低周波振動させるためのデータが格納されている振動切削情報格納部９３と、サーボアンプ１０を介して切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａの動作を制御するモータ制御部９４と、液晶モニタ等からなる表示部９５とで構成されている。 Here, the control device 9 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 2, the control device 9 includes a central control unit 90 including a CPU, an input unit 91 including a touch panel, and program information for storing program information programmed by the user using the input unit 91. The storage unit 92, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are fed in at least two axial directions (two axial directions in the drawing), and do not oscillate even at a low frequency of 25 Hz or more and a gain value set to high gain. Vibrating cutting information storage unit 93 that stores data for enabling low-frequency vibration according to mechanical characteristics such as mass and motor characteristics on the table, and cutting tool feed drive via servo amplifier 10 The motor control unit 94 controls the operations of the motor 8a and the workpiece feed driving motor 11a, and the display unit 95 includes a liquid crystal monitor.

振動切削情報格納部９３は、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬが格納されている。すなわち、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、プログラム設定値（ワーク２の回転数（ｒｐｍ），ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量（ｍｍ），補間方法）に対応したデータ（切削工具４及びワーク２の振動周波数（Ｈｚ），切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ（ＳｍｏｏｔｈＨｉｇｈＧａｉｎ）制御ゲイン）が格納されている。これにより、例えば、使用者が入力部９１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量を０．００５（ｍｍ）、補間方法を直線補間（Ｇ１）にプログラムしたとすると、切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の前進量０．０３５（ｍｍ），後退量０．０３（ｍｍ），前進速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度１５（ベクトル角／ｖｉｂ），切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）の位置ループゲイン１００，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の位置ループゲイン１００，切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）の速度ループゲイン４００，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の速度ループゲイン３００，切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）のＳＨＧ制御ゲイン３５０，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）のＳＨＧ制御ゲイン４００が選定される。そして、この選定されたデータに基づいてモータ制御部９４がサーボアンプ１０を介して切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａの動作をそれぞれ制御し、切削工具４及びワーク２を、図１に示す実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御することで、切削工具４及びワーク２が低周波振動することとなる。なお、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている切削工具４及びワーク２の振動周波数２５（Ｈｚ）は、表示部９５に表示されるもので、切削工具４及びワーク２の低周波振動には何ら関与していない。そのため、特に必要なければ、振動周波数（Ｈｚ）を振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納する必要はないが、振動周波数（Ｈｚ）を簡単容易に確認できるため格納するのが好ましい。 The vibration cutting information storage unit 93 stores a vibration cutting information table VC_TBL shown in FIG. That is, in the vibration cutting information table VC_TBL, data corresponding to the program set values (the number of revolutions of the workpiece 2 (rpm), the cutting tool 4 and the amount of feed of the workpiece 2 per mm (mm), the interpolation method)). (Vibration frequency (Hz) of the cutting tool 4 and the workpiece 2; advance amount (mm), retreat amount (mm), advance speed (mm / min), retreat speed (mm / min) of the cutting tool feed mechanism 8 and workpiece feed mechanism 11; min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, velocity loop gain, SHG (Smooth High Gain) control gain) are stored. Thereby, for example, the user uses the input unit 91 to set the rotation speed of the workpiece 2 to 1000 (rpm), the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 and the feed amount of the workpiece 2 to 0.005 (mm), If the interpolation method is programmed to linear interpolation (G1), the cutting tool feed mechanism 8 and the workpiece feed mechanism 11 are advanced 0.035 (mm), retracted 0.03 (mm), and advanced 290 (mm / min). ), Retraction speed 290 (mm / min), interpolation angle 15 (vector angle / vib), position loop gain 100 of cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction), position loop gain of work feed mechanism 11 (Z-axis direction) 100, speed loop gain 400 of the cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction), speed loop gain 300 of the work feed mechanism 11 (Z-axis direction), S of the cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction) G control gain 350, a work feeding mechanism 11 SHG control gain 400 (Z-axis direction) is selected. Based on the selected data, the motor control unit 94 controls the operations of the cutting tool feed driving motor 8a and the workpiece feeding drive motor 11a via the servo amplifier 10, respectively. The cutting tool 4 and the workpiece 2 vibrate at a low frequency by controlling to alternately move to the solid line position and the broken line position shown in FIG. The vibration frequency 25 (Hz) of the cutting tool 4 and the workpiece 2 stored in the vibration cutting information table VC_TBL is displayed on the display unit 95. Not involved. Therefore, if it is not particularly necessary, it is not necessary to store the vibration frequency (Hz) in the vibration cutting information table VC_TBL, but it is preferable to store the vibration frequency (Hz) because it can be easily confirmed.

ところで、切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）の位置ループゲイン，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の位置ループゲイン，切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）の速度ループゲイン，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の速度ループゲイン，切削工具送り機構８（Ｘ軸方向）のＳＨＧ制御ゲイン，ワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）のＳＨＧ制御ゲインは、感度を調整するもので、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けるために、ハイゲインに設定している。 By the way, the position loop gain of the cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction), the position loop gain of the work feed mechanism 11 (Z-axis direction), the speed loop gain of the cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction), and the work feed mechanism 11. The speed loop gain in the (Z-axis direction), the SHG control gain of the cutting tool feed mechanism 8 (X-axis direction), and the SHG control gain of the workpiece feed mechanism 11 (Z-axis direction) are for adjusting the sensitivity, and are low frequency vibrations. In order to make the waveform when cutting close to a smooth and fine sine wave, high gain is set.

しかしながら、一般的に、位置ループゲイン等をハイゲインに設定すると、発振してしまい、切削加工自体ができなくなる。そのため、ゲインの値をハイゲインにしないように調整するのが通常であるが、それでは、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができない。そこで、本実施形態においては、位置ループゲイン等の値としてハイゲインの値を振動切削情報格納部９３に格納しても発振しないように、他の格納データの値（切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度）を調整して、振動切削情報格納部９３に格納している。これにより、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができる。そのため、より高品質な切削加工を実現することができる。 However, generally, when the position loop gain or the like is set to a high gain, the oscillation occurs and the cutting process itself cannot be performed. For this reason, the gain value is usually adjusted so as not to be a high gain, but in that case, the waveform at the time of low-frequency vibration cutting cannot be brought close to a smooth and fine sine wave. Therefore, in the present embodiment, other stored data values (the cutting tool feed mechanism 8 and the work feed) are set so as not to oscillate even if a high gain value such as a position loop gain is stored in the vibration cutting information storage unit 93. The advance amount (mm), the retract amount (mm), the advance speed (mm / min), the retract speed (mm / min), and the interpolation angle) of the mechanism 11 are adjusted and stored in the vibration cutting information storage unit 93. . Thereby, the waveform at the time of low frequency vibration cutting can be brought close to a smooth and fine sine wave. Therefore, higher quality cutting can be realized.

なお、本実施形態において説示した振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている値はあくまで例示であり、工作機械の機械特性に応じた種々様々な値を予め格納することができる。さらに、例示した位置ループゲイン等はあくまで一例であり、これに限定されることはなく、例えば、位置ループゲインを複数格納しても良いし、他のゲインを格納しても良い。 The values stored in the vibration cutting information table VC_TBL described in the present embodiment are merely examples, and various values corresponding to the machine characteristics of the machine tool can be stored in advance. Furthermore, the illustrated position loop gain and the like are merely examples, and the present invention is not limited to this. For example, a plurality of position loop gains may be stored, or other gains may be stored.

モータ制御部９４は、上述したように、上記選定されたデータに基づいて、サーボアンプ１０を介して切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａの動作を制御し、切削工具４及びワーク２を、図１に示す実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。より詳しくは、モータ制御部９４は、切削工具４及びワーク２を低周波振動させるにあたって、切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するように制御する。この点、図４及び図５を用いて詳しく説明する。 As described above, the motor control unit 94 controls the operations of the cutting tool feed drive motor 8a and the workpiece feed drive motor 11a via the servo amplifier 10 based on the selected data, and the cutting tool 4 and the workpiece 2 are controlled. Are controlled to move alternately to the solid line position and the broken line position shown in FIG. More specifically, the motor control unit 94 controls the cutting tool feed drive motor 8a and the work feed drive motor 11a so that the amplitude gradually increases when the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at low frequency. This point will be described in detail with reference to FIGS.

図４（ａ）に示すように、ワーク２は、回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっており、面Ａが切削工具４にて切削加工されると、その後、切削工具４が矢印Ｐ３方向に移動し、図４（ｂ）に示すように、面Ｂを切削加工する。この際、切削工具４及びワーク２は低周波振動しているが、その振動波形を図５に示す。なお、この図５に示す振動波形は、切削工具４にて面Ａの切削加工が完了し、面Ｂの切削加工をする際の振動波形を示している。 As shown in FIG. 4A, the workpiece 2 is driven to rotate about the rotation axis R. When the surface A is cut by the cutting tool 4, the cutting tool 4 is then moved to the arrow P3. It moves to a direction and cuts the surface B as shown in FIG.4 (b). At this time, the cutting tool 4 and the workpiece 2 vibrate at a low frequency, and the vibration waveform thereof is shown in FIG. The vibration waveform shown in FIG. 5 shows the vibration waveform when the cutting of the surface A is completed with the cutting tool 4 and the cutting of the surface B is performed.

図５に示すように、点ａ，ｃ，ｅの位置に切削工具４が位置している時は、振幅は０であるため、切削工具４にて面Ｂの切削加工は行われていない。この状態で、点ａから点ｂに振幅を拡大、点ｃから点ｄに振幅を拡大、点ｅから点ｆに振幅を拡大させると、切削工具４にて面Ｂの切削加工が行われる。この際、図５に示すように、点ａから点ｂの振幅より点ｃから点ｄの振幅を拡大し、さらに、その点ｃから点ｄの振幅より点ｅから点ｆの振幅を拡大させている。すなわち、振幅が徐々に拡大するように、切削工具４及びワーク２を低周波振動させている。このように、振幅が徐々に拡大するように低周波振動させれば、図４（ａ）に示すように、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況で面Ｂを切削加工するような場合であっても、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。すなわち、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況で面Ｂを切削加工するような場合、上記選定されたデータに基づいて、単に低周波振動させれば、ワーク２に切削工具４が食いついてしまい切削工具４に過大な負荷がかかり、当該切削工具が破損してしまう。 As shown in FIG. 5, when the cutting tool 4 is located at the positions of points a, c, e, the amplitude is 0, so that the cutting of the surface B is not performed by the cutting tool 4. In this state, when the amplitude is increased from the point a to the point b, the amplitude is increased from the point c to the point d, and the amplitude is increased from the point e to the point f, the cutting of the surface B is performed by the cutting tool 4. At this time, as shown in FIG. 5, the amplitude from the point c to the point d is enlarged from the amplitude from the point a to the point b, and the amplitude from the point e to the point f is further enlarged from the amplitude from the point c to the point d. ing. That is, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at a low frequency so that the amplitude gradually increases. In this way, if the low-frequency vibration is performed so that the amplitude gradually increases, the surface B is cut in a state where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4 as shown in FIG. Even in such a case, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. That is, when the surface B is cut in a state where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4, if the workpiece 2 is simply vibrated at a low frequency based on the selected data, the cutting tool 4 is moved to the workpiece 2. As a result, an excessive load is applied to the cutting tool 4 and the cutting tool is damaged.

しかしながら、このように、振幅が徐々に拡大するように低周波振動させれば、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。これにより、ワーク２の面Ｂを切削工具４にて滑らかに切削加工することができる。なお、点ａ，ｃ，ｅの位置よりマイナス側に切削工具４が位置しているときは、切削工具４が面Ａに干渉していることを示す。 However, if the low-frequency vibration is performed so that the amplitude gradually increases in this way, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. Thereby, the surface B of the workpiece 2 can be smoothly cut with the cutting tool 4. In addition, when the cutting tool 4 is located on the minus side from the positions of the points a, c, e, it indicates that the cutting tool 4 interferes with the surface A.

ところで、このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、互いに協働で同期しながら動作する。この点、図６を用いて説明する。 By the way, the cutting tool 4 and the workpiece 2 that vibrate at low frequency do not operate individually, but operate in synchronization with each other. This point will be described with reference to FIG.

図６は、Ｘ軸とＺ軸の２軸が協働で同期しながら、切削工具４を用いてワーク２を切削加工する手順を説明するための図である。ここでは、ワーク２をＺ軸に沿って点ＴＰ１Ｚから点ＴＰ１０ＺまでのＴＬ１Ｚの距離だけ移動させ、さらに、切削工具４をＸ軸に沿って点ＴＰ１Ｘから点ＴＰ１０ＸまでのＴＬ１Ｘの距離だけ移動させる場合を示す。 FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure of cutting the workpiece 2 using the cutting tool 4 while the two axes of the X axis and the Z axis are synchronized in cooperation. Here, the workpiece 2 is moved along the Z axis by a distance of TL1Z from the point TP1Z to the point TP10Z, and the cutting tool 4 is further moved along the X axis by a distance of TL1X from the point TP1X to the point TP10X. Indicates.

まず、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）までのＴＬ２の距離だけ、切削工具４及びワーク２を前進移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸に協働で同期してＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させることができる。 First, if the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved forward by the distance of TL2 from the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP2X, TP2Z), the workpiece 2 is advanced by the distance of TL2Z along the Z axis. The cutting tool 4 is moved forward by a distance of TL2X along the X axis. Thereby, the workpiece 2 and the cutting tool 4 can be moved forward by a distance of TL2 in cooperation with the XZ2 axis.

そして、点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）に到達後、点（ＴＰ３Ｘ，ＴＰ３Ｚ）までのＴＬ３の距離だけ、切削工具４及びワーク２を後退移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸に協働で同期してＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させることができる。 Then, after reaching the point (TP2X, TP2Z), if the cutting tool 4 and the work 2 are moved backward by the distance of TL3 to the point (TP3X, TP3Z), the work 2 is moved along the Z axis to the TL3Z. The cutting tool 4 is moved backward by the distance, and the cutting tool 4 is moved backward by the distance of TL3X along the X axis. Thereby, the workpiece 2 and the cutting tool 4 can be moved backward by a distance of TL3 in cooperation with the XZ2 axis.

このように、ＴＬ２の距離だけ、切削工具４及びワーク２を前進移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させ、そして、ＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させるという動作を繰り返すことにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までのＴＬ１の距離だけ切削工具４及びワーク２が移動することとなる。 Thus, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved forward by the distance of TL2, that is, the workpiece 2 is moved forward by the distance of TL2Z along the Z axis, and the cutting tool 4 is moved by the distance of TL2X along the X axis. The workpiece 2 and the cutting tool 4 are moved backward by a distance of TL3, that is, the workpiece 2 is moved backward by a distance of TL3Z along the Z axis, and the cutting tool 4 is moved along the X axis. By repeating the operation of moving backward by the distance of TL3X, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved by the distance of TL1 from the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP10X, TP10Z).

これにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）の位置から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までを結んだ直線（テーパ）に沿って、切削工具４によりワーク２を切削加工することができる。 Thereby, the workpiece 2 can be cut by the cutting tool 4 along a straight line (taper) connecting the position of the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP10X, TP10Z).

このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、Ｘ軸とＺ軸の２軸が協働で同期しながら動作することとなる。それゆえ、切削工具４及びワーク２の動作は、切削工具４の側から見れば、ワーク２は停止しているように見え、ワーク２の側から見れば、切削工具４は停止しているように見える。なお、ＸＺ軸に直交するＹ軸を含めた３軸の場合は、３軸が同期しながら動作することとなる。 As described above, the cutting tool 4 and the workpiece 2 that vibrate at low frequency do not operate individually but operate while the two axes of the X axis and the Z axis cooperate and synchronize. Therefore, the operations of the cutting tool 4 and the workpiece 2 appear to be stopped when viewed from the cutting tool 4 side, and the cutting tool 4 appears to be stopped when viewed from the workpiece 2 side. Looks like. In the case of three axes including the Y axis orthogonal to the XZ axis, the three axes operate while being synchronized.

次に、上述した内容を踏まえ、本実施形態に係る工作機械１の一使用例として、切削工具４及びワーク２を２軸に協働で同期させて、図７に示すＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる方法について図８を用いて説明する。なおここで、Ａ点とは切削工具４及びワーク２の現在位置を示すものである。 Next, based on the above-described content, as an example of use of the machine tool 1 according to the present embodiment, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are cooperatively synchronized with each other on two axes, and point A (u0, w0) shown in FIG. ) To B point (U, W) will be described with reference to FIG. Here, the point A indicates the current positions of the cutting tool 4 and the workpiece 2.

まず、使用者は入力部９１を用いて、ＮＣ言語を用いたプログラムを作成する。具体的には、ワーク２の回転数を入力し、通常の切削（慣用切削）から低周波振動切削を行う場合の振動切削指令コードの入力を行う。なお、当然のことながら、低周波振動切削を行わない場合は、振動切削指令コードの入力は行われない。 First, the user uses the input unit 91 to create a program using the NC language. Specifically, the rotational speed of the workpiece 2 is input, and a vibration cutting command code for performing low frequency vibration cutting from normal cutting (conventional cutting) is input. As a matter of course, when the low frequency vibration cutting is not performed, the vibration cutting command code is not input.

さらに、使用者は、入力部９１を用いて、切削工具４及びワーク２の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）の入力をし、そして、そのＢ点までの移動に際して、直補補間しながら切削工具４及びワーク２を移動させるのか、又は、時計方向に円弧補間しながら切削工具４及びワーク２を移動させるのか、あるいは、反時計方向に円弧補間しながら切削工具４及びワーク２を移動させるのかの補間方法の入力と、円弧補間するのであれば半径の入力と、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量の入力を、ＮＣ言語を用いてプログラム作成する。このプログラムを具体的に示せば、例えば、次のように記述することができる。 Further, the user inputs the point B (U, W), which is the moving point of the cutting tool 4 and the workpiece 2, using the input unit 91, and performs direct interpolation when moving to the point B. The cutting tool 4 and the work 2 are moved while moving, the cutting tool 4 and the work 2 are moved while performing circular interpolation in the clockwise direction, or the cutting tool 4 and the work 2 are moved while performing circular interpolation in the counterclockwise direction. An input of an interpolation method to be performed, an input of a radius if circular interpolation is performed, and an input of a cutting tool 4 and a feed amount of the work 2 per rotation of the work 2 are created by using NC language. If this program is specifically shown, it can be described as follows, for example.

＜ＮＣプログラム＞
Ｓ１０００（ワーク２の回転数）；
Ｍ１２３（振動切削ＯＮコード）；
Ｇ１（直線補間）ＸＵＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量）；
又は
Ｇ２（円弧補間（時計方向））ＸＵＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量）；
又は
Ｇ３（円弧補間（反時計方向））ＸＵＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量）；
Ｍ４５６（振動切削ＯＦＦコード）； <NC program>
S1000 (number of rotations of work 2);
M123 (vibration cutting ON code);
G1 (linear interpolation) XU ZW (coordinate value to the moving point)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2);
Or G2 (circular interpolation (clockwise)) XU ZW (coordinate value to the moving point)
R10.0 (arc radius)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2);
Or G3 (circular interpolation (counterclockwise)) XU ZW (coordinate value to the moving point)
R10.0 (arc radius)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2);
M456 (vibration cutting OFF code);

上記ＮＣプログラムは、まず、「Ｓ１０００」と記述することで、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラム設定している。そして、「Ｍ１２３」と記述することで、振動切削をＯＮに設定し、切削工具４及びワーク２をＢ点まで直線補間させるのであれば、「Ｇ１ＸＵＺＷ」と記述し、さらに「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。 In the NC program, first, “S1000” is described to set the number of rotations of the work 2 to 1000 (rpm). Then, by describing “M123”, if vibration cutting is set to ON and the cutting tool 4 and the workpiece 2 are linearly interpolated to the point B, “G1 XU ZW” is described, and “F0.01 ”, The feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2 is set to 0.01 (mm).

一方、切削工具４及びワーク２をＢ点まで円弧補間（時計方向）させるのであれば、「Ｇ２ＸＵＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。 On the other hand, if the cutting tool 4 and the work 2 are to be circularly interpolated (clockwise) to the point B, describe as “G2 XU ZW” and then describe as “R10.0” so that the circular arc when performing circular interpolation. The radius is set to 10.0 (mm), and “F0.01” is described, so that the feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2 is set to 0.01 (mm). The program is set.

他方、切削工具４及びワーク２をＢ点まで円弧補間（反時計方向）させるのであれば、「Ｇ３ＸＵＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。 On the other hand, if the cutting tool 4 and the workpiece 2 are circularly interpolated (counterclockwise) to the point B, it is described as “G3 XU ZW” and “R10.0” so that the circular interpolation is performed. By setting the arc radius to 10.0 (mm) and further describing “F0.01”, the feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2 is 0.01 (mm). The program is set to

そして、このようなプログラムを記述した後、「Ｍ４５６」と記述することで、振動切削をＯＦＦに設定する。なお、振動切削させず、通常の切削（慣用切削）をさせる場合は、「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」の振動切削指令コードを記述しなければ良い。 Then, after describing such a program, “M456” is described to set vibration cutting to OFF. When normal cutting (conventional cutting) is performed without vibration cutting, the vibration cutting command codes “M123” and “M456” may not be described.

かくして、上記のようなプログラムが作成されると、中央制御部９０は、その作成したプログラムをプログラム情報格納部９２に格納する（ステップＳ１）。なお、上記ＮＣプログラムにおける「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」は、あくまで例示であり、これに限らず、どのようなコードであっても良い。 Thus, when the program as described above is created, the central control unit 90 stores the created program in the program information storage unit 92 (step S1). Note that “M123” and “M456” in the NC program are merely examples, and the present invention is not limited to this, and any code may be used.

上記プログラム作成後、使用者は入力部９１を用いて上記作成したプログラムの実行指令を行う（ステップＳ２）。これにより、中央制御部９０は、プログラム情報格納部９２に格納されているプログラムを読み出し、切削モードの確認を行う（ステップＳ３）。 After creating the program, the user issues an execution command for the created program using the input unit 91 (step S2). Thereby, the central control part 90 reads the program stored in the program information storage part 92, and confirms cutting mode (step S3).

切削モードが、通常の切削（慣用切削）を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされていない）であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、中央制御部９０は、上記プログラムされた切削工具４及びワーク２の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）までの補間方法に基づいた補間軌道の演算処理を行い、その演算結果をモータ制御部９４に出力する。そして、その情報を受け取ったモータ制御部９４は、その情報に基づき切削工具４及びワーク２をＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで、サーボアンプ１０を介して切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａをそれぞれ制御し、上記補間軌道に沿って移動させる（ステップＳ４）。その後、中央制御部９０は、その情報処理を終了する。 If the cutting mode is a mode for performing normal cutting (conventional cutting) (the vibration cutting command code of “M123” is not programmed) (step S3: NO), the central control unit 90 performs the programmed cutting. An interpolation trajectory calculation process is performed based on an interpolation method up to point B (U, W), which is the movement point of the tool 4 and the workpiece 2, and the calculation result is output to the motor control unit 94. The motor control unit 94 that has received the information sends the cutting tool 4 and the workpiece 2 from the point A (u0, w0) to the point B (U, W) via the servo amplifier 10 based on the information. The drive motor 8a and the workpiece feed drive motor 11a are respectively controlled and moved along the interpolation trajectory (step S4). Thereafter, the central control unit 90 ends the information processing.

一方、切削モードが、低周波振動切削を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされている）であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、中央制御部９０は、振動切削情報格納部９３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するような、ワーク２の回転数並びにワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量がプログラムされたか否かを確認する（ステップＳ５）。振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、中央制御部９０は、表示部９５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させ（ステップＳ６）、処理を終了する。すなわち、例えば、使用者が入力部９１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量を０．０２０（ｍｍ）にプログラムしたとすると、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬを見れば明らかなように、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量０．０２０（ｍｍ）は、ワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に対する適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））のプログラム設定値と一致しない。そのため、中央制御部９０は、表示部９５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させることとなる。これより、使用者は、ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の適切な送り量を確実にプログラムすることができる。 On the other hand, if the cutting mode is a mode for performing low-frequency vibration cutting (the vibration cutting command code of “M123” is programmed) (step S3: YES), the central control unit 90 is the vibration cutting information storage unit 93. Check whether the rotation speed of the workpiece 2 and the cutting tool 4 and the feed amount of the workpiece 2 per rotation of the workpiece 2 are programmed so as to match the program set value of the vibration cutting information table VC_TBL stored in (Step S5). If the program setting that matches the program setting value of the vibration cutting information table VC_TBL is not made (step S5: NO), the central control unit 90 gives a warning that the appropriate value is not set in the display unit 95. Display (step S6), and the process ends. That is, for example, the user programmed the rotation speed of the workpiece 2 to 1000 (rpm) using the input unit 91, and the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 and the feed amount of the workpiece 2 to 0.020 (mm). Then, as apparent from the vibration cutting information table VC_TBL shown in FIG. 3, the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 and the feed amount 0.020 (mm) of the workpiece 2 are 1000 rpm of the workpiece 2. It matches the program setting value of the cutting tool 4 and the feed amount of the work 2 per rotation (0.005 (mm), 0.01 (mm), 0.015 (mm)) per rotation of the appropriate work 2 with respect to (rpm) do not do. Therefore, the central control unit 90 displays a warning on the display unit 95 that the appropriate value is not programmed. Thus, the user can reliably program the appropriate feed amount of the cutting tool 4 and the work 2 per rotation of the work 2.

また一方、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、中央制御部９０は、振動切削情報格納部９３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬより、使用者が入力部９１を用いてプログラムしたワーク２の回転数並びにワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量、さらに、補間方法（直線補間（Ｇ１），時計方向の円弧補間（Ｇ２），反時計方向の円弧補間（Ｇ３））に対応した切削工具４及びワーク２の振動周波数（Ｈｚ），切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ（ＳｍｏｏｔｈＨｉｇｈＧａｉｎ）制御ゲインを選定する。これにより、中央制御部９０は、切削工具４及びワーク２の移動地点であるＢ点までの補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部９０は、この演算結果をモータ制御部９４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４及びワーク２の振動周波数を表示部９５に出力する（ステップＳ７）。 On the other hand, if the program setting is made to match the program setting value of the vibration cutting information table VC_TBL (step S5: YES), the central control unit 90 will perform the vibration cutting stored in the vibration cutting information storage unit 93. From the information table VC_TBL, the rotation number of the workpiece 2 programmed by the user using the input unit 91, the feed amount of the cutting tool 4 and the workpiece 2 per rotation of the workpiece 2, and the interpolation method (linear interpolation (G1), The vibration frequency (Hz) of the cutting tool 4 and the workpiece 2 corresponding to the clockwise circular interpolation (G2) and the counterclockwise circular interpolation (G3), and the advance amount of the cutting tool feed mechanism 8 and the workpiece feed mechanism 11 (mm) ), Reverse amount (mm), forward speed (mm / min), reverse speed (mm / min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, speed Loop gain, selects a SHG (Smooth High Gain) control gain. Thereby, the central control unit 90 performs forward and backward motion calculation processing along the interpolation trajectory up to the point B which is the moving point of the cutting tool 4 and the workpiece 2. Then, the central control unit 90 outputs the calculation result to the motor control unit 94, and outputs the selected vibration frequency of the cutting tool 4 and the workpiece 2 to the display unit 95 (step S7).

このような演算結果を受け取ったモータ制御部９４は、その情報に基づいて、サーボアンプ１０を介して切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するようにそれぞれ制御し、切削工具４及びワーク２を低周波振動させる。すなわち、モータ制御部９４は、切削工具送り機構８及びワーク送り機構１１を上記演算結果に基づいて前進、後退させるという動作を繰り返す処理を行う。これにより、切削工具４及びワーク２は、図１に示すように実線位置、破線位置に交互に移動し、低周波振動することとなる。このように、モータ制御部９４は、切削工具４及びワーク２をＸ軸とＺ軸の２軸に協働で同期させ、上記補間軌道に沿って、前進後退の動作を繰り返して振動させながら、Ａ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる（ステップＳ８）。これにより、ワーク２を切削工具４にて加工することができる。なお、表示部９５に出力された切削工具４及びワーク２の振動周波数は、表示部９５に表示されることとなる。 The motor control unit 94 that has received such a calculation result controls the cutting tool feed drive motor 8a and the work feed drive motor 11a via the servo amplifier 10 based on the information so that the amplitude gradually increases. Then, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at a low frequency. That is, the motor control unit 94 performs a process of repeating the operation of moving the cutting tool feeding mechanism 8 and the workpiece feeding mechanism 11 forward and backward based on the calculation result. As a result, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are alternately moved to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. As described above, the motor control unit 94 synchronizes the cutting tool 4 and the work 2 with the X axis and the Z axis in cooperation with each other, and repeatedly vibrates and retreats along the interpolation trajectory. Move from point A (u0, w0) to point B (U, W) (step S8). Thereby, the workpiece 2 can be processed by the cutting tool 4. In addition, the vibration frequency of the cutting tool 4 and the workpiece 2 output to the display unit 95 is displayed on the display unit 95.

以上説明した本実施形態によれば、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構８の駆動源である切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク２の送り動作を行うワーク送り機構１１の駆動源であるワーク送り駆動モータ１１ａを制御装置９によって、上記切削工具４及びワーク２を低周波振動させるようにそれぞれ制御している。これにより、図１に示すように、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋにキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際に発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本実施形態によればワークの加工品質を安定させることができる。 According to the present embodiment described above, the cutting tool feed driving motor 8a that is a driving source of the cutting tool feeding mechanism 8 that performs the feeding operation of the cutting tool 4 that cuts the workpiece 2 and the workpiece feeding that performs the feeding operation of the workpiece 2. The work feed drive motor 11a, which is the drive source of the mechanism 11, is controlled by the control device 9 so that the cutting tool 4 and the work 2 are vibrated at low frequency. As a result, as shown in FIG. 1, cavitation occurs in the space K generated in the workpiece 2 and the cutting tool 4, and coolant or the like used when cutting is sucked there. It is possible to effectively cool and lubricate the cutting heat and frictional heat generated in the heat. Therefore, according to this embodiment, the processing quality of the workpiece can be stabilized.

また、本実施形態によれば、切削工具４及びワーク２は低周波振動しながら、当該切削工具４によってワーク２を切削加工しているため、切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、さらには、火災の発生を抑制することができる。 Moreover, according to this embodiment, since the cutting tool 4 and the workpiece 2 vibrate at a low frequency and the workpiece 2 is cut by the cutting tool 4, the chips become powdery and the cutting tools are less likely to get tangled. Become. Therefore, the quality is stabilized, and furthermore, the occurrence of fire can be suppressed.

さらに、本実施形態によれば、切削工具４及びワーク２を低周波振動させるにあたって、制御装置９を用いて切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａをそれぞれ制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的である。しかも、制御装置９を用いて切削工具送り駆動モータ８ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを補間方向に制御することができるため、ワークを自由自在に加工することができる。それゆえ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。 Furthermore, according to the present embodiment, when the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at low frequency, the cutting tool feed drive motor 8a and the workpiece feed drive motor 11a are only controlled using the control device 9, respectively. Since it has a simple structure, it is practical. Moreover, since the cutting tool feed drive motor 8a and the workpiece feed drive motor 11a can be controlled in the interpolation direction using the control device 9, the workpiece can be machined freely. Therefore, there is an effect that the processing shape of the workpiece is not limited.

一方、本実施形態によれば、振動切削情報格納部９３に、ワーク２の回転数と該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量に応じて、切削工具４及びワーク２を少なくとも２軸方向に同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構８の前進量，後退量，前進速度，後退速度及びワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度が予めテーブル化されて格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。 On the other hand, according to the present embodiment, the cutting tool 4 and the work 2 are stored in the vibration cutting information storage unit 93 according to the rotation speed of the work 2 and the cutting tool 4 and the feed amount of the work 2 per one rotation of the work 2. As the data that can be operated at a low frequency of 25 Hz or more that feeds in synchronization with at least two axes, at least the amount of advance and retreat of the cutting tool feed mechanism 8 according to the mechanical characteristics such as mass on the table and motor characteristics , Advance speed, reverse speed and advance amount, reverse amount, forward speed, reverse speed of work feed mechanism 11 are stored in a table in advance, so low-frequency vibration cutting is performed with the optimum vibration that can divide chips finely Can be made.

そしてさらには、本実施形態によれば、使用者は、ＮＣプログラムを作成する際、通常の慣用切削を実行させるプログラムに加え、振動切削指令コード（振動切削ＯＮコード、振動切削ＯＦＦコード）を付加したプログラムを作成するだけで、最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。 Further, according to the present embodiment, when creating the NC program, the user adds a vibration cutting command code (vibration cutting ON code, vibration cutting OFF code) in addition to a program for executing normal conventional cutting. The low frequency vibration cutting can be executed with the optimum vibration only by creating the program.

なお、本実施形態においては、補間方法として、直線補間と円弧補間を例示したが、勿論、それに限らず、テーパ補間等、どのような補間方法でもよいことは言うまでもない。また、本実施形態においては、ワーク２を回転させて切削工具４にてワーク２を切削加工させる例を示したが、切削工具４を回転させてワーク２を切削加工する工作機械にも適用可能である。 In this embodiment, linear interpolation and circular interpolation are exemplified as the interpolation method, but it is needless to say that any interpolation method such as taper interpolation may be used. Moreover, in this embodiment, although the example which rotates the workpiece | work 2 and cuts the workpiece | work 2 with the cutting tool 4 was shown, it is applicable also to the machine tool which rotates the cutting tool 4 and cuts the workpiece | work 2. It is.

さらに、本実施形態においては、上記本実施形態に係る工作機械として、２軸のＣＮＣ旋盤を用いた例を示したが、これに限らず、３軸以上のＣＮＣ旋盤等、種々様々な工作機械に用いることが可能である。 Further, in the present embodiment, an example in which a two-axis CNC lathe is used as the machine tool according to the present embodiment has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various other machine tools such as a three-axis or more CNC lathe are used. Can be used.

１工作機械
２ワーク
４切削工具
８切削工具送り機構
８ａ切削工具送り駆動モータ
９制御装置（制御機構）
１１ワーク送り機構
１１ａワーク送り駆動モータ
９１入力部（操作手段）
９３振動切削情報格納部（振動切削情報格納手段）
９４モータ制御部（モータ制御手段）
ＶＣ_ＴＢＬ振動切削情報テーブル
Ｋ空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 2 Work piece 4 Cutting tool 8 Cutting tool feed mechanism 8a Cutting tool feed drive motor 9 Control apparatus (control mechanism)
11 Work feed mechanism 11a Work feed drive motor 91 Input section (operation means)
93 Vibration cutting information storage unit (vibration cutting information storage means)
94 Motor control unit (motor control means)
VC_TBL Vibration cutting information table K space

Claims

A cutting tool feed mechanism that holds a cutting tool for workpiece machining and feeds the cutting tool to the workpiece;
A workpiece feed mechanism for holding a workpiece and feeding the workpiece to a cutting tool for machining the workpiece;
By controlling a cutting tool feed driving motor that is a driving source of the cutting tool feeding mechanism and a workpiece feeding driving motor that is a driving source of the workpiece feeding mechanism, respectively, the cutting tool and the workpiece are synchronized in cooperation to at least two axes. A control mechanism that vibrates at a low frequency in the direction,
The control mechanism includes an operating means for performing various settings, a rotational speed of the cutting tool or a rotational speed of the workpiece set by the operating means, and a cutting tool and workpiece feed amount per rotation of the cutting tool or the workpiece. Accordingly, at least the cutting tool according to mechanical characteristics such as mass on the table and motor characteristics, as the data that can be operated at a low frequency of 25 Hz or more to feed the cutting tool and the workpiece in synchronization with at least two axes. Vibration cutting information storage means in which the advance amount, reverse amount, advance speed, reverse speed of the feed mechanism and the advance amount, reverse amount, advance speed, reverse speed of the work feed mechanism are stored in a table in advance, and the vibration Motor control obtained by controlling the cutting tool feed drive motor and the workpiece feed drive motor based on the data stored in the cutting information storage means. Machine characterized by comprising and a stage.

The vibration cutting information storage means includes the number of rotations of the cutting tool or the number of rotations of the work set by the operation means, the cutting tool and the feed amount of the work per one rotation of the work, and interpolation. Depending on the method, the cutting tool and the workpiece can be operated in synchronization with at least two axial directions at a low frequency of 25 Hz or more, and even as a gainable value that is set to a high gain, the workable data that does not oscillate, The advance amount, retreat amount, advance speed, retreat speed, gain and advance amount, retreat amount, advance speed, retreat speed of the work feed mechanism according to the machine characteristics such as the mass on the table and motor characteristics. , The gain is stored in a table at least in advance,
The motor control means controls the cutting tool feed drive motor and the work feed drive motor based on the data stored in the vibration cutting information storage means so that the amplitude gradually increases. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is characterized.