JP2021109289A - 工作機械、工作機械の制御方法、および工作機械の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】工具寿命がワークの加工中に尽きる可能性を下げることができる技術を提供する。【解決手段】工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、主軸の駆動を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、工具の摩耗による工具の交換時期がワークの加工完了前に到来するか否かを判断する処理を実行する。【選択図】図３

Description

本開示は、工作機械で用いられる工具の交換時期を判断するための技術に関する。

工作機械内の工具の摩耗が進むと様々な問題が生じる。たとえば、所望する加工精度が得られなかったり、工具の破損によって工作機械が故障したりする。これらの問題に対処するために、工具の摩耗の度合いを推定するための技術が開発されている。

工具の摩耗の度合いを推定するための技術に関し、特開２０１７−２４１１２号公報（特許文献１）は、「予め加工負荷等の事前データを用意する必要がなく、工具の状態を簡単に把握できる」工作機械を開示している。当該工作機械は、工具の摩耗が進むと工具に作用する負荷が増大することに着目して、当該負荷の平均値が所定閾値を超えた場合に工具が摩耗していると判断する。

特開２０１７−２４１１２号公報

ところで、工具寿命は、ワークの加工中に尽きることがある。特許文献１に開示される工作機械は、工具が摩耗して初めて工具寿命を判断できるので、工具寿命がワークの加工中に尽きる恐れがある。工具寿命がワークの加工中に尽きると、工具の破損や工作機械の故障などの種々の問題が生じる。したがって、工具寿命がワークの加工中に尽きる可能性を下げるための技術が望まれている。

本開示の一例では、工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械は、上記ワークまたは上記工具を回転するための主軸と、上記主軸の駆動を制御するための制御装置とを備える。上記制御装置は、上記工具の摩耗による上記工具の交換時期が上記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断する処理を実行する。

本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記交換時期が上記ワークの加工完了前に到来すると判断した場合に、上記工作機械の加工設定を現在の第１設定から第２設定に変更するか否かの選択を受け付ける処理を実行する。上記第２設定で上記ワークの加工を続けた場合における上記工具の寿命は、上記第１設定で上記ワークの加工を続けた場合における上記工具の寿命よりも長い。

本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記工具の現在までの総使用量を取得する処理と、上記総使用量に基づいて、現在から上記工具の交換時期が到来するまでにおける上記工具の残りの使用可能量を推定する処理と、上記ワークの加工プログラムを解析して、現在から上記ワークの加工が完了するまでの間における上記工具の残りの使用予定量を推定する処理とを実行する。上記交換時期が上記ワークの加工完了前に到来すると判断される条件は、上記残りの使用可能量が上記残りの使用予定量よりも少ない場合に満たされる。

本開示の一例では、上記残りの使用可能量は、上記工具の寿命から上記総使用量を差分することで算出される。上記寿命は、予め定められた方程式に上記第１設定での切削速度を代入することで算出される。

本開示の一例では、上記制御装置は、さらに、上記残りの使用可能量が上記残りの使用予定量よりも多い場合で、かつ、上記ワークの次のワークの加工が完了までに上記交換時期が到来する場合には、上記工作機械の加工設定を上記第１設定から第３設定に変更するか否かの選択を受け付ける処理を実行する。上記第３設定で上記ワークの加工を続けた場合における上記ワークの加工完了時間は、上記第１設定で上記ワークの加工を続けた場合における上記ワークの加工完了時間よりも早い。

本開示の一例では、上記制御装置は、上記工具の使用量に応じた上記工具の摩耗量の推移を取得する処理と、上記摩耗量の変化量が所定量以下に安定している安定期よりも前において、上記工具の使用量に対する上記摩耗量の変化量を第１変化量として算出する処理と、上記安定期よりも後において、上記工具の使用量に対する上記摩耗量の変化量を第２変化量として算出する処理とを実行する。上記交換時期が上記ワークの加工完了前に到来すると判断される条件は、上記第２変化量が、上記第１変化量を含む所定範囲に含まれる場合に満たされる。

本開示の他の例では、工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、上記ワークまたは上記工具を回転するための主軸を備える。上記制御方法は、上記主軸の駆動を制御して上記ワークを加工するステップと、上記工具の摩耗による上記工具の交換時期が上記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断するステップとを備える。

本開示の他の例では、工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムが提供される。上記工作機械は、上記ワークまたは上記工具を回転するための主軸を備える。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記主軸の駆動を制御して上記ワークを加工するステップと、上記工具の摩耗による上記工具の交換時期が上記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断するステップとを実行させる。

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

工作機械の外観を示す図である。 工作機械の内部構造の一例を示す図である。 工具によるワークの加工態様の一例を示す図である。 工作機械の機能構成の一例を示す図である。 工具使用履歴のデータ構造の一例を示す図である。 工具の切削速度と工具寿命との関係を示す図である。 表示制御部によって表示される選択画面の一例を示す図である。 変形例に従う判断部の機能構成を示す図である。 工具使用履歴のデータ構造の一例を示す。 工具使用履歴に規定される工具摩耗量の推移の一例を示す図である。 加工回数ごとの工具摩耗量の推移の一例を示す図である。 工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。 工作機械が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜Ａ．工作機械１００の構成＞
図１および図２を参照して、工作機械１００の構成について説明する。図１は、工作機械１００の外観を示す図である。図２は、工作機械１００の内部構造の一例を示す図である。

図１および図２には、立形マシニングセンタとしての工作機械１００が示されている。以下では、立形マシニングセンタとしての工作機械１００について説明するが、工作機械１００は、立形マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械１００は、横形マシニングセンタであってもよいし、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。

工作機械１００は、操作盤１３０を含む。操作盤１３０は、切削に関する各種情報を表示するためのディスプレイ１３１と、工作機械１００に対する各種操作を受け付ける入力デバイス１３２とを含む。

また、工作機械１００は、その内部に、主軸頭２１を有する。主軸頭２１は、主軸２２と、ハウジング２３とで構成されている。主軸２２は、ハウジング２３の内部に配置されている。主軸２２には、被加工物であるワークを加工するための工具が装着される。図２の例では、エンドミルとしての工具３２が主軸２２に装着されている。

主軸頭２１は、ボールねじ２５に沿ってＺ軸方向に駆動可能に構成されている。ボールねじ２５にはサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ２５を駆動することで主軸頭２１を移動させ、Ｚ軸方向の任意の位置に主軸頭２１を移動する。

また、主軸２２にはサーボモータなどの駆動機構が接続される。当該駆動機構は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に平行な中心軸ＡＸ１を中心に主軸２２を回転駆動する。その結果、主軸２２に装着された工具３２は、主軸２２の回転に伴って中心軸ＡＸ１を中心に回転する。なお、工作機械１００が旋盤である場合には、主軸２２には、ワークが装着される。この場合、主軸２２の回転に伴って、主軸２２に装着されたワークが回転する。

工作機械１００は、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）３０をさらに有する。自動工具交換装置３０は、マガジン３１と、押出し機構３３と、アーム３６とで構成されている。マガジン３１は、ワークを加工するための種々の工具３２を収容するための装置である。マガジン３１は、複数の工具保持部３４と、スプロケット３５とで構成されている。

工具保持部３４は、種々の工具３２を保持可能なように構成されている。複数の工具保持部３４は、スプロケット３５の周囲に環状に配列されている。スプロケット３５は、モータ駆動により、Ｘ軸に平行な中心軸ＡＸ２を中心に回転可能に設けられている。スプロケット３５の回転に伴って、複数の工具保持部３４が中心軸ＡＸ２を中心に回転移動する。

自動工具交換装置３０は、工具の交換命令を受けたことに基づいて、マガジン３１から装着対象の工具３２を抜き取り、工具３２を主軸２２に装着する。より具体的には、自動工具交換装置３０は、目的の工具３２を保持する工具保持部３４を押出し機構３３の前に移動する。次に、押出し機構３３は、アーム３６による交換位置に向けて目的の工具３２を押し出す。その後、アーム３６は、目的の工具３２を工具保持部３４から抜き取るとともに、現在装着されている工具３２を主軸２２から抜き取る。その後、アーム３６は、これらの工具３２を保持した状態で半回転し、目的の工具３２を主軸２２に装着するとともに、元の工具３２を工具保持部３４に収容する。これにより、工具３２の交換が行われる。

工作機械１００は、加工対象のワークをＸＹ平面上で移動するための移動機構５０をさらに有する。移動機構５０は、ガイド５１，５３と、ボールねじ５２，５４と、ワークを保持するためのテーブル５５（ワーク保持部）とで構成されている。

ガイド５１は、Ｙ軸に対して平行に設置されている。ガイド５３は、ガイド５１上に設けられており、Ｘ軸に対して平行に設置されている。ガイド５３は、ガイド５１に沿って駆動可能に構成されている。テーブル５５は、ガイド５３上に設けられており、ガイド５３に沿って駆動可能に構成されている。

ボールねじ５２にはサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ５２を駆動することでガイド５３をガイド５１に沿って移動し、Ｙ軸方向の任意の位置にガイド５３を移動する。同様に、ボールねじ５４にもサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ５４を駆動することでテーブル５５をガイド５３に沿って移動し、Ｘ軸方向の任意の位置にテーブル５５を移動する。すなわち、工作機械１００は、ボールねじ５２，５４のそれぞれに接続される駆動機構を協働して制御することで、ＸＹ平面上の任意の位置にテーブル５５を移動する。これにより、工作機械１００は、テーブル５５上で保持されるワークをＸＹ平面上で移動させながら加工を行うことができる。

＜Ｂ．工作機械１００の処理概要＞
図３を参照して、実施の形態に従う工作機械１００の概要について説明する。図３は、工具３２によるワークＷの加工態様の一例を示す図である。

工具３２は、たとえば、回転しながらワークＷに接触することでワークＷを切削する。一例として、工具３２は、切込み幅Ａｐの１段目の切削部分を切込み幅Ａｅごとに順次切削する。次に、工具３２は、切込み幅Ａｐの２段目の切削部分を切込み幅Ａｅごとに順次切削する。このような切削が繰り返されることで、ワークＷは、任意の形状に切削される。

工具３２の寿命が加工中に尽きると、工具３２の破損や工作機械１００の故障などが生じる恐れがある。そこで、工作機械１００は、工具３２の摩耗による工具３２の交換時期がワークＷの加工完了前に到来するか否かを前もって判断する。当該「完了」とは、たとえば、加工プログラムの最終行の実行が完了するタイミングである。

このような判断処理は、たとえば、ユーザによって登録された所定のタイミングで実行されてもよいし、加工プログラムの実行開始前に実行されてもよい。ユーザは、加工中に工具寿命が尽きることを把握できれば、工具寿命が尽きそうな工具を新品の工具に交換することができる。結果として、工具３２の破損や工作機械１００の故障などが未然に防がれる。

好ましくは、工作機械１００は、工具３２の交換時期がワークＷの加工完了前に到来すると判断した場合には、ワークＷの加工設定を現在の第１設定から第２設定に変更するか否かの選択を受け付ける。当該２設定でワークＷの加工を続けた場合における工具３２の寿命は、当該第１設定でワークＷの加工を続けた場合における工具３２の寿命よりも長い。すなわち、加工設定が第１設定から第２設定に変更されることで、工具３２の寿命が延びる。

説明の便宜のために、以下では、当該「第１設定」を「通常設定」とも称し、当該「第２設定」を「延命用の設定」とも称する。

ユーザが延命用の設定を選択した場合には、工作機械１００は、ワークの加工設定を通常設定から延命用の設定に変更する。これにより、工作機械１００は、工具３２の寿命を延ばすことができ、結果として、ワークＷの加工中に工具寿命が尽きる可能性を下げることができる。

工具寿命を延ばすための設定パラメータは、たとえば、工具３２の切削速度などである。ここでいう「切削速度」とは、工具３２の刃部分の回転速度を意味する。より具体的には、「切削速度」は、下記の式（１）で表わされる。

（数１）
Ｖ＝（π×Ｄ×ｍ）／１０００・・・（１）
式（１）に示される「Ｖ」は、工具３２の切削速度を示す。「Ｄ」は、主軸２２の回転軸に直交する方向における工具３２の直径（所謂、刃径）を表わす。「ｍ」は、主軸２２または工具３２の回転数（回転速度）を表わす。

図３の例では、加工設定が通常設定から延命用の設定に変更されることで、切削速度が下げられている。詳細については後述するが、切削速度が速くなると、工具３２の温度が上昇し、工具寿命は短くなる。この点に着目して、工作機械１００は、延命用の設定では切削速度を下げ、工具寿命を延ばす。

なお、工作機械１００は、加工設定を延命用の設定に変更する際に、工具３２の送り速度をさらに変更してもよい。「送り速度」とは、主軸２２または工具３２の移動速度を意味する。

また、工作機械１００は、必ずしも工具３２の切削速度を直接的に下げる必要はなく、オーバーライド値を変更することで工具３２の切削速度を間接的に下げてもよい。オーバーライド値とは、工具３２の切削速度や工具３２の送り速度に対して掛ける倍率である。すなわち、オーバーライド値が下げられることで工具３２の切削速度や工具３２の送り速度が間接的に下げられる。

＜Ｃ．工作機械１００の機能構成＞
次に、図４〜図７を参照して、工具寿命の延命機能を実現するための機能構成について説明する。図４は、工作機械１００の機能構成の一例を示す図である。

図４に示されるように、工作機械１００は、制御装置１０１を含む。本明細書でいう「制御装置１０１とは、工作機械１００を制御する装置を意味する。制御装置１０１の装置構成は、任意である。制御装置１０１は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。一例として、制御装置１０１は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などのＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットやＮＣユニットなどで構成される。

制御装置１０１は、機能構成として、判断部１５０と、表示制御部１６０と、設定変更部１６２と、駆動制御部１６４とを含む。以下では、これらの機能構成について順に説明する。

（Ｃ１．判断部１５０）
まず、図４〜図６を参照して、判断部１５０の機能について説明する。

判断部１５０は、ワークの加工が完了するまでに工具寿命が尽きるか否かを判断する。工具寿命が加工中に尽きるか否かは、種々の方法で判断される。一例として、判断部１５０は、新品時からの工具の総使用量や、工具寿命が尽きるまでの工具の残りの使用可能量や、現在からワークの加工完了までの工具の残り使用予定量などに基づいて、ワークの加工中に工具寿命が尽きるか否かを判断する。

ここでいう「量」との用語は、時間、距離、および回数を含む概念である。すなわち、「工具の総使用量」は、現在までの工具の総使用時間と、現在までの工具の総移動距離と、現在までの工具の総使用回数とを含む概念である。

「工具の残りの使用可能量」は、工具寿命が尽きるまでの工具の残りの使用可能時間と、工具寿命が尽きるまでの工具の残りの移動可能距離と、工具寿命が尽きるまでの工具の残りの使用可能回数とを含む概念である。

「工具の残りの使用予定量」は、ワークの加工が完了するまでの工具の残りの使用予定時間と、ワークの加工が完了するまでの工具の残りの移動予定距離と、ワークの加工が完了するまでの工具の残りの使用予定回数とを含む概念である。

以下では、工具の総使用時間と、工具の残りの使用可能時間と、工具の残りの使用予定時間とを例に挙げて、判断部１５０の機能について説明するが、工具寿命を判断するための指標は、これらに限定されない。

図４に示されるように、判断部１５０は、監視部１５１と、寿命算出部１５２と、使用可能時間推定部１５３と、使用予定時間推定部１５４と、比較部１５５とを含む。

監視部１５１は、加工プログラム１２２を監視し、各工具について使用時間をカウントする。工具の総使用時間は、たとえば、図５に示される工具使用履歴１２６に書き込まれる。図５は、工具使用履歴１２６のデータ構造の一例を示す図である。図５に示されるように、工具使用履歴１２６においては、新品時から現在までの工具の総使用時間が工具の種別に対応付けられている。工具使用履歴１２６に規定される総使用時間は、監視部１５１によって更新される。

より具体的には、加工プログラム１２２は、たとえば、Ｇコードで規定されており、主軸２２に装着する工具を指定するための工具交換命令や、主軸や工具を回転駆動／送り駆動するための駆動命令などを含む。監視部１５１は、加工プログラム１２２に規定されている工具交換命令に基づいて、ワークの加工に用いられる工具の種別を特定しておく。次に、監視部１５１は、加工プログラム１２２に規定されている駆動命令が実行されたことに基づいて、当該工具の使用時間のカウントを開始する。続いて、監視部１５１は、加工プログラム１２２に規定されている停止命令または最終行の命令が実行されたことに基づいて、当該工具の使用時間のカウントを停止する。その後、監視部１５１は、工具使用履歴１２６を参照して、当該工具に関連付けられている総使用時間に、カウントされた使用時間を加算する。

寿命算出部１５２は、加工に用いられる工具の寿命を算出する。工具寿命は、工具ごとに予め決められていてもよいし、切削速度に基づいて算出されてもよい。

図６を参照して、切削速度から工具寿命を算出する方法について説明する。図６は、工具の切削速度と工具寿命との関係を示す図である。

図６に示されるように、切削速度「Ｖ」が速いほど、工具寿命「Ｔ」は短くなる。異なる言い方をすれば、切削速度「Ｖ」が遅いほど、工具寿命「Ｔ」は長くなる。このような関係があることから、工具寿命「Ｔ」は、予め定められた方程式に現在の設定での切削速度を代入することで算出される。

当該予め定められた方程式は、たとえば、下記式（２）に示されるテイラーの寿命方程式である。

（数２）
ＶＴ^ｎ＝Ｃ・・・（２）
式（２）に示される「Ｖ」は、工具の切削速度を示す。「Ｔ」は、工具の使用可能な最大時間（すなわち、寿命）を示す。「ｎ」および「Ｃ」は、工具の材質やワークの材質などで決まる定数である。「ｎ」および「Ｃ」は、工具別に予め決められている。

寿命算出部１５２は、加工プログラム１２２に規定されている工具交換命令に基づいて、加工に用いられる工具の種別を特定する。次に、監視部１５１は、加工プログラム１２２に規定されている駆動命令に基づいて、当該工具の切削速度を特定する。その後、監視部１５１は、当該特定された工具に対応付けられている定数「ｎ」，「Ｃ」と、当該特定された切削速度とを上記式（２）に代入し、当該工具の寿命時間「Ｔ」を算出する。算出された寿命時間「Ｔ」は、使用可能時間推定部１５３に出力される。

使用可能時間推定部１５３は、工具使用履歴１２６に規定されている工具の総使用時間に基づいて、現在から工具の交換時期が到来するまでにおける工具の残りの使用可能時間を推定する。より具体的には、使用可能時間推定部１５３は、工具使用履歴１２６を参照して、加工に用いられる工具について総使用時間を取得する。次に、使用可能時間推定部１５３は、寿命算出部１５２によって算出された工具寿命から、当該工具の総使用時間を差分し、当該差分結果を残りの使用可能時間として推定する。

使用予定時間推定部１５４は、ワークの加工プログラム１２２を解析して、現在からワークの加工が完了するまでの間における工具の残りの使用予定時間を推定する。より具体的には、使用予定時間推定部１５４は、加工プログラム１２２の現在の実行行から最終行までに規定される駆動命令を参照して、工具の送り速度と、加工完了までの工具の移動距離とを特定する。次に、使用予定時間推定部１５４は、当該移動距離を当該送り速度で除算し、当該除算結果を工具の残りの使用予定時間として推定する。

あるいは、使用予定時間推定部１５４は、加工プログラム１２２の実行時に各行の実行時間を記憶しておき、当該実行時間の各々に基づいて、現在からワークの加工が完了するまでの間における工具の残りの使用予定時間を推定する。

比較部１５５は、使用可能時間推定部１５３によって推定された工具の残りの使用可能時間と、使用予定時間推定部１５４によって推定された工具の残りの使用予定時間とを比較し、工具の交換時期がワークの加工完了前に到来するか否かを判断する。より具体的には、比較部１５５は、残りの使用可能時間が残りの使用予定時間よりも短い場合には、工具寿命がワークの加工中に到来すると判断する。一方で、比較部１５５は、残りの使用可能時間が残りの使用予定時間よりも長い場合には、工具寿命がワークの加工中に到来しないと判断する。

（Ｃ２．表示制御部１６０）
次に、図７を参照して、表示制御部１６０の機能について説明する。図７は、表示制御部１６０によって表示される選択画面６０の一例を示す図である。

表示制御部１６０は、判断部１５０によって工具寿命がワークの加工中に到来すると判断された場合には、図７に示される選択画面６０を操作盤１３０のディスプレイ１３１（図１参照）に表示する。

選択画面６０は、警告表示領域６１と、選択受付領域６２とを含む。警告表示領域６１には、ワークの加工が完了する前に工具寿命が尽きることをユーザに知らせるための警告が表示される。当該警告は、メッセージで表示されてもよいし、赤色などの警告色で表示されてもよい。

選択受付領域６２は、加工設定を通常設定から延命用の設定に変更するか否かの選択を受け付ける。選択受付領域６２に対する選択操作は、たとえば、操作盤１３０のディスプレイ１３１に対するタッチ操作や、操作盤１３０の入力デバイス１３２に対するキー操作により選択される。

（Ｃ３．設定変更部１６２）
引き続き図７を参照して、設定変更部１６２の機能について説明する。

設定変更部１６２は、図７に示される選択画面６０に対するユーザの選択結果に応じて、加工設定１２８を更新する。一例として、設定変更部１６２は、選択受付領域６２の「はい」が選択され場合には、加工設定１２８を通常設定から延命用の設定に変更する。一方で、設定変更部１６２は、選択受付領域６２の「いいえ」が選択され場合には、現在の加工設定を維持する。

一例として、設定変更部１６２は、選択受付領域６２の「はい」が選択され場合には、切削速度を現在よりも下げる。設定変更部１６２は、加工プログラム１２２を書き換えることで切削速度を直接的に下げてもよいし、加工設定１２８に規定されるオーバーライド値を書き換えることで切削速度を間接的に下げてもよい。

なお、上述では、選択画面６０の選択受付領域６２において、延命用の設定に変更するか否かを「はい」または「いいえ」の２択で受け付ける例について説明を行ったが、選択受付領域６２は、３択以上の選択肢を表示するように構成されてもよい。当該選択肢は、たとえば、工具の延命の度合いに応じて分けられる。一例として、選択受付領域６２には、第１〜第３の選択肢が表示される。

第１の選択肢が選択された場合には、設定変更部１６２は、加工完了時に丁度工具寿命が尽きるような延命用の設定に切り替える。これにより、工作機械１００は、加工効率の低下を抑えつつ、工具寿命を延ばすことができる。

第２の選択肢が選択された場合には、設定変更部１６２は、工具寿命を可能な限り延ばすような延命用の設定に切り替える。これにより、工作機械１００は、ワークの加工中に工具寿命が尽きることをより確実に回避することができる。

第３の選択肢が選択された場合には、設定変更部１６２は、現在の加工設定を維持する。

（Ｃ４．駆動制御部１６４）
次に、駆動制御部１６４の機能について説明する。

駆動制御部１６４は、加工設定１２８に規定されるオーバーライド値を加工プログラム１２２に反映し、加工プログラム１２２に従って主軸２２やテーブル５５の駆動を制御する。これにより、工具の切削速度や工具の送り速度が加工設定１２８によって変えられる。

＜Ｄ．判断部１５０の変形例＞
次に、図８〜図１０を参照して、図４に示される判断部１５０の変形例について説明する。

上述の例では、判断部１５０は、工具の残りの使用可能時間と工具の残り使用予定時間とを比較することで、ワークの加工中に工具寿命が尽きるか否かを判断していた。しかしながら、ワークの加工中に工具寿命が尽きるか否かを判断する方法は、この方法に限定されず、種々の方法が採用され得る。

図８は、変形例に従う判断部１５０Ａの機能構成を示す図である。本変形例に従う判断部１５０Ａは、工具使用時間に対する摩耗量の変化量に基づいて、ワークの加工中に工具寿命が到来するか否かを判断する。

より具体的には、判断部１５０Ａは、機能構成として、監視部１５１と、摩耗量取得部１５６と、終端摩耗検知部１５７とを含む。監視部１５１の機能については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。

摩耗量取得部１５６は、工具の摩耗量を取得する。工具の摩耗量は、種々の方法で取得される。

ある局面において、工具の摩耗量は、ユーザによって入力される。この場合、ユーザは、測定器などを用いて工具の刃部分の摩耗幅を計測してもよいし、当該摩耗幅を目視で計測してもよい。計測された摩耗幅は、たとえば、上述の操作盤１３０を用いて入力される。

他の局面において、工具の摩耗量は、カメラ（図示しない）からの画像に基づいて、判断される。この場合、摩耗量取得部１５６は、当該カメラによって工具を撮影して得られた画像から工具の摩耗量を推定する。一例として、工具の摩耗量は、学習済みモデルを用いて推定される。学習済みモデルは、学習用データセットを用いた学習処理により予め生成されている。学習用データセットは、工具が写っている複数の学習用画像を含む。各学習用画像には、工具の摩耗量を示すラベルが関連付けられる。学習済みモデルの内部パラメータは、このような学習用データセットを用いた学習処理により予め最適化されている。

学習済みモデルを生成するための学習手法には、種々の機械学習アルゴリズムが採用され得る。一例として、当該機械学習アルゴリズムとして、ディープラーニング、コンボリューションニューラルネット工具（ＣＮＮ）、全層畳み込みニューラルネット工具（ＦＣＮ）、サポートベクターマシンなどが採用される。

摩耗量取得部１５６は、カメラによって工具を撮影して得られた画像を上記の学習済みモデルに入力する。これにより、当該学習済みモデルは、工具の刃部分の摩耗幅を出力する。

摩耗量取得部１５６によって取得された摩耗量は、図９に示される工具使用履歴１２６Ａに書き込まれる。図９は、工具使用履歴１２６Ａのデータ構造の一例を示す。図９に示される工具使用履歴１２６Ａは、図５に示される工具使用履歴１２６の変形例である。

工具使用履歴１２６Ａにおいては、工具使用時間と工具摩耗量との履歴が工具の種別に規定される。工具使用履歴１２６は、摩耗量取得部１５６によって更新される。

より具体的には、摩耗量取得部１５６は、工具摩耗量を取得したことに基づいて、監視部１５１から工具の総使用時間を取得する。次に、摩耗量取得部１５６は、取得した工具摩耗量と、取得した総使用時間とを対応付けた上で、これらを工具使用履歴１２６Ａに追加する。

終端摩耗検知部１５７は、工具使用履歴１２６Ａを参照して、工具の総使用時間に対する工具の摩耗量の変化量を算出し、当該変化量に基づいて、工具寿命が近付いているか否かを判断する。図１０は、工具使用履歴１２６に規定される工具摩耗量の推移の一例を示す図である。

図１０に示されるように、工具の摩耗期は、初期摩耗期ΔＴＡと、定常摩耗期ΔＴＢと、終端摩耗期ΔＴＣとに分類される。初期摩耗期ΔＴＡは、工具が新品である時期を示す。終端摩耗期ΔＴＣは、工具の交換が推奨される時期を示す。定常摩耗期ΔＴＢは、初期摩耗期ΔＴＡと終端摩耗期ΔＴＣとの間の時期を示す。

工具使用時間に対する工具摩耗量の変化量は、初期摩耗期ΔＴＡにおいて大きくなるが、定常摩耗期ΔＴＢにおいて小さくなる。その後、工具摩耗量の変化量は、終端摩耗期ΔＴＣにおいて再び大きくなる。このとき、初期摩耗期ΔＴＡにおける工具摩耗量の変化量は、終端摩耗期ΔＴＣにおける工具摩耗量の変化量と略同じになる。

この点に着目して、終端摩耗検知部１５７は、初期摩耗期ΔＴＡにおける工具摩耗量の変化量が定常摩耗期ΔＴＢの後に現れたことに基づいて、終端摩耗期ΔＴＣを検知する。

より具体的には、終端摩耗検知部１５７は、上述の工具使用履歴１２６Ａから、工具使用量に応じた工具摩耗量の推移を取得する。次に、終端摩耗検知部１５７は、工具摩耗量の変化量（傾き）が所定量以下に安定している定常摩耗期ΔＴＢよりも前を、初期摩耗期ΔＴＡとして特定する。そして、終端摩耗検知部１５７は、初期摩耗期ΔＴＡにおける工具摩耗量の変化量を第１変化量として算出する。図１０の例では、傾き「ａ１」が第１変化量として算出される。その後、終端摩耗検知部１５７は、定常摩耗期ΔＴＢよりも後において、工具使用量に対する工具摩耗量の変化量を第２変化量として算出する。図１０の例では、傾き「ａ３」が第２変化量として算出される。

終端摩耗検知部１５７は、傾き「ａ３」が、傾き「ａ１」を含む所定範囲内に含まれている場合に、終端摩耗期ΔＴＣが到来したと判断する。言い換えれば、終端摩耗検知部１５７は、傾き「ａ１」，「ａ３」が下記の式（３）の関係を満たした場合に、終端摩耗期ΔＴＣが到来したと判断する。なお、下記の式（３）に示される「α」は、予め定められた定数である。

（数３）
ａ１−α≦ａ３≦ａ１＋α・・・（３）
好ましくは、式（３）に示される「ａ１−α」と、定常摩耗期ΔＴＢにおける工具摩耗量の変化量（すなわち、傾き「ａ２」）は、下記の式（４）の関係を満たす。

（数４）
ａ２＜ａ１−α・・・（４）
以上のように、終端摩耗検知部１５７は、工具摩耗量の変化量に着目することで、終端摩耗期ΔＴＣを検知でき、工具の交換時期が近付いていること特定することができる。本変形例に従う判断部１５０Ａは、終端摩耗検知部１５７によって終端摩耗期ΔＴＣが到来したことを検知したことに基づいて、ワークの加工中に工具寿命が尽きると判断する。

なお、上述の図９の例では、工具使用履歴１２６Ａにおいて、工具の摩耗量が工具の総使用時間別に対応付けられていたが、その他の情報がさらに工具の総使用時間に対応付けられてもよい。一例として、工具の総使用時間には、びびり振動の発生を示す情報（以下、「びびり振動情報」ともいう。）がさらに対応付けられてもよい。びびり振動とは、ワークの加工中に意図せずに発生する工具の振動である。びびり振動情報は、対応付けられている総使用時間の間にびびり振動が発生したか否かを示す情報であってもよいし、対応付けられている総使用時間の間に発生したびびり振動の総回数であってもよいし、対応付けられている総使用時間の間に発生していたびびり振動の総時間であってもよい。びびり振動が頻繁に発生していることは、工具の交換時期が近いことを示す。

びびり振動は、たとえば、加速度センサ（図示しない）によって検知される。当該加速度センサは、たとえば、上述のハウジング２３（図２参照）に設けられる。より具体的には、工作機械１００は、当該加速度センサの出力信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、所定時間のサンプリング結果をフーリエ変換する。その結果、周波数ごとの振動強度を示すスペクトルが算出される。その後、工作機械１００は、算出したスペクトルから振動強度が最大となる周波数成分を特定し、当該周波数成分の振動強度が所定閾値を超えている場合に、びびり振動を検知する。

＜Ｅ．効率優先設定＞
上述の例では、今回の加工過程の途中で工具寿命が尽きると判断された場合において、加工設定が通常設定から延命用の設定に変更される例について説明を行った。場合によっては、今回の加工過程で工具寿命が尽きなかったとしても、次の加工過程の途中で工具寿命が尽きる場合がある。このような場合には、工作機械１００は、加工設定を通常設定から加工時間を短縮するための設定（以下、「効率優先用の設定」ともいう。）に変更する。このように、工作機械１００は、工具寿命をより効果的に利用することで、工具寿命がワークの加工中に尽きることを防止しつつ、加工時間を短縮することができる。

以下では、図１１を参照して、効率優先用の設定に切り替える処理について説明する。図１１は、加工回数ごとの工具摩耗量の推移の一例を示す図である。

図１１に示されるように、Ｎ回目の加工が実行されるときには、工具使用時間が「Ｔ１」であるとする。「Ｎ」は、自然数である。Ｎ回目の加工が行われる前、またはＮ回目の加工が行われている最中に、工作機械１００は、上述の方法で、Ｎ回目の加工過程で工具寿命が尽きるか否かを判断する。図１１の例では、Ｎ回目の加工過程が終了した時点で工具の総使用時間が「Ｔ２」になる。総使用時間「Ｔ２」は、工具寿命の基準となる閾値「ｔｈ」よりも低いため、工作機械１００は、Ｎ回目の加工過程では工具寿命が尽きないと判断する。

この場合には、工作機械１００は、上述の方法で、さらに、Ｎ＋１回目の加工過程で工具寿命が尽きるか否かを判断する。図１１の例では、Ｎ＋１回目の加工過程が終了した時点で工具の総使用時間が「Ｔ３」になる。総使用時間「Ｔ３」は、工具寿命の基準となる閾値「ｔｈ」よりも高いので、工作機械１００は、Ｎ＋１回目の加工過程の途中で工具寿命が尽きると判断する。

このように、今回のＮ回目の加工過程で工具寿命が尽きないが、次回のＮ＋１回目の加工過程の途中で工具寿命が尽きる場合には、工作機械１００は、加工設定を通常設定（第１設定）から効率優先用の設定（第３設定）に変更する。効率優先用の設定でワークの加工を続けた場合におけるワークの加工完了時間は、通常設定でワークの加工を続けた場合におけるワークの加工完了時間よりも早い。

一例として、加工時間を短縮するための設定パラメータは、主軸２２の送り速度である。典型的には、工作機械１００は、通常設定から効率優先用の設定に切り替えるときに、主軸２２の送り速度を上げるだけでなく、主軸２２の回転速度（すなわち、工具の切削速度）を上げる。これにより、工作機械１００は、加工時間の短縮するだけでなく、ワークの加工精度を維持することができる。

但し、切削速度を上げた場合には、上述の式（２）に示されるように、工具寿命が短くなる。そのため、工作機械１００は、変更後の切削速度における工具寿命を算出し直す。一例として、工作機械１００は、Ｎ回目の加工を開始する時点では、下記式（５）に基づいて、工具寿命「Ｔｔｈ’」を新たに算出する。

Ｔｔｈ’＝Ｔ１＋Ｔｎｅｗ（１−Ｔ１／Ｔｔｈ）・・・（５）
式（５）に示される「Ｔ１」は、Ｎ回目の加工開始時点における工具の総使用時間である。「Ｔｎｅｗ」は、更新後の切削速度を上記式（２）に代入して算出される工具寿命に相当する。「Ｔｔｈ」は、更新前の切削速度を上記式（２）に代入して算出される工具寿命に相当する。

上記式（５）により、切削速度の変更前までにおける工具の総使用時間が考慮されて、新たな工具寿命が算出される。その結果、図１１の例では、工具寿命が「Ｔｔｈ」から「Ｔｔｈ’」に減るが、Ｎ回目の加工終了時点では、工具使用時間が工具寿命「Ｔｔｈ’」を超えない。これにより、工作機械１００は、工具寿命をより効率的に利用しながら、加工時間を「Ｔ２」から「Ｔ２’」に短縮することができる。

以上のように、加工設定が通常設定から効率優先用の設定に変えられることで、工具の送り速度と、工具の回転速度とが上げられる。これにより、工作機械１００は、ワークの加工精度を維持した状態で、加工時間の短縮することができる。

＜Ｆ．ハードウェア構成＞
次に、図１２を参照して、工作機械１００のハードウェア構成について順に説明する。図１２は、工作機械１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

工作機械１００は、主軸２２と、ボールねじ２５，２５，５４と、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）ユニット１００Ａと、サーボドライバ１１１Ａ〜１１１Ｄと、サーボモータ１１２Ａ〜１１２Ｄと、エンコーダ１１３Ａ〜１１３Ｄと、操作盤１３０とを含む。ＣＮＣユニット１００Ａは、制御装置１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、通信インターフェイス１０４とを含む。

制御装置１０１は、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＭＰＵ、少なくとも１つのＡＳＩＣ、少なくとも１つのＦＰＧＡ、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

制御装置１０１は、加工プログラム１２２や制御プログラム１２４など各種プログラムを実行することで工作機械１００の動作を制御する。加工プログラム１２２は、各種駆動機構の駆動命令などを規定しており、ワークの加工を実現するためのプログラムである。制御プログラム１２４は、上述の延命用の設定や上述の効率優先用の設定に変更する処理を変更するためのプログラムである。制御装置１０１は、プログラムの実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２にプログラムを読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。

通信インターフェイス１０４は、操作盤１３０に接続することができるインターフェイスである。工作機械１００は、通信インターフェイス１０４を介して操作盤１３０とデータをやり取りする。操作盤１３０は、工作機械１００に対する各種の操作を受け付ける。

制御装置１０１は、加工プログラム１２２に従ってサーボドライバ１１１Ａ〜１１１Ｄを制御する。サーボドライバ１１１Ａは、制御装置１０１から目標回転速度（または目標位置）の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ａが目標回転速度で回転するようにサーボモータ１１２Ａを制御する。より具体的には、サーボドライバ１１１Ａは、エンコーダ１１３Ａのフィードバック信号からサーボモータ１１２Ａの実回転速度（または実位置）を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ａは、サーボモータ１１２Ａの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ１１２Ａの回転速度を目標回転速度に近付ける。サーボドライバ１１１Ａは、ボールねじ５４に接続されるテーブル５５（図２参照）をＸ軸方向に沿って移動し、テーブル５５をＸ軸方向の任意の位置に移動する。

同様のモータ制御により、サーボドライバ１１１Ｂは、ボールねじ５２に接続されるガイド５３（図２参照）をＹ軸方向に沿って移動し、ガイド５３上のテーブル５５（図２参照）をＹ軸方向の任意の位置に移動する。同様のモータ制御を行うことにより、サーボドライバ１１１Ｃは、ボールねじ２５に接続される主軸頭２１（図２参照）をＺ軸方向の任意の位置に移動する。同様のモータ制御を行うことにより、サーボドライバ１１１Ｄは、主軸回転速度を制御する。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置１２０は、加工プログラム１２２、制御プログラム１２４、上述の工具使用履歴１２６（図５参照）、および加工設定１２８などを格納する。これらの格納場所は、記憶装置１２０に限定されず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュ領域など）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

上述の延命用の設定や上述の効率優先用の設定に変更するための制御プログラム１２４は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２４の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２４によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２４の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械１００が構成されてもよい。

＜Ｇ．工作機械１００の制御構造＞
図１３を参照して、工作機械１００の制御構造について説明する。図１３は、工作機械１００が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。

工作機械１００の制御装置１０１が上述の制御プログラム１２４を実行することにより、図１３に示される処理が実行される。

より具体的には、ステップＳ１１０において、制御装置１０１は、加工設定を変更すべきか否かを判断するタイミングが到来したか否かを判断する。一例として、当該タイミングは、ユーザによって登録された所定のタイミングである。あるいは、当該タイミングは、加工プログラム１２２の実行開始時または実行開始前のタイミングである。あるいは、当該タイミングは、工具の総使用時間が工具寿命に近い所定時間に達したタイミングである。

制御装置１０１は、加工設定を変更すべきか否かを判断するタイミングが到来したと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２０に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１１０の処理を再び実行する。

ステップＳ１２０において、制御装置１０１は、上述の判断部１５０（図４参照）として機能し、今回の加工過程で工具寿命が尽きるか否かを判断する。当該判断方法は、上述の「Ｃ１．判断部１５０」や上述の「Ｄ．判断部１５０の変形例」で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。制御装置１０１は、今回の加工過程で工具寿命が尽きると判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１４０に切り替える。

ステップＳ１２２において、制御装置１０１は、上述の表示制御部１６０（図４参照）として機能し、上述の選択画面６０（図７参照）を表示する。選択画面６０は、工作機械１００の加工設定を通常設定から延命用の設定に変更するか否か受け付けるように構成される。

ステップＳ１３０において、制御装置１０１は、延命用の設定への設定変更の許可を受け付けたか否かを判断する。一例として、ユーザが選択画面６０上で「はい」を選択した場合には、制御装置１０１は、延命用の設定への設定変更が許可されたと判断する。一方で、ユーザが選択画面６０上で「いいえ」を選択した場合には、制御装置１０１は、効率優先用の設定への設定変更が拒否されたと判断する。制御装置１０１は、延命用の設定への設定変更の許可を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１３２において、制御装置１０１は、上述の設定変更部１６２（図４参照）として機能し、工作機械１００の加工設定を通常設定から延命用の設定に変更する。典型的には、制御装置１０１は、主軸２２の回転速度（すなわち、工具３２の切削速度）を現在よりも下げる。このとき、制御装置１０１は、加工プログラム１２２を書き換えることで直接的に主軸２２の回転速度を変更してもよいし、オーバーライド値を書き換えることで間接的に主軸２２の回転速度を変更してもよい。

ステップＳ１４０において、制御装置１０１は、上述の判断部１５０（図４参照）として機能し、次回の加工過程で工具寿命が尽きるか否かを判断する。当該判断方法は、上述の「Ｅ．効率優先設定」で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。制御装置１０１は、次回の加工過程で工具寿命が尽きると判断した場合（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１４２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１４０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１４２において、制御装置１０１は、上述の表示制御部１６０（図４参照）として機能し、加工設定の選択画面（図示しない）を表示する。当該選択画面は、工作機械１００の加工設定を通常設定から効率優先用の設定に変更するか否か受け付けるように構成される。

ステップＳ１５０において、制御装置１０１は、効率優先用の設定への設定変更の許可を受け付けたか否かを判断する。一例として、ユーザがステップＳ１４２で表示された選択画面上で「はい」を選択した場合には、制御装置１０１は、効率優先用の設定への設定変更が許可されたと判断する。一方で、ユーザがステップＳ１４２で表示された選択画面上で「いいえ」を選択した場合には、制御装置１０１は、効率優先用の設定への設定変更が拒否されたと判断する。制御装置１０１は、効率優先用の設定への設定変更の許可を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１５２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ１５２において、制御装置１０１は、上述の設定変更部１６２（図４参照）として機能し、工作機械１００の加工設定を通常設定から効率優先用の設定に変更する。典型的には、制御装置１０１は、主軸２２の送り速度を上げる。好ましくは、制御装置１０１は、さらに、主軸２２の回転速度（すなわち、工具３２の切削速度）を上げる。このとき、制御装置１０１は、加工プログラム１２２を書き換えることで当該送り速度および当該回転速度を直接的に変更してもよいし、オーバーライド値を書き換えることで当該送り速度および当該回転速度を間接的に変更してもよい。

＜Ｈ．まとめ＞
以上のようにして、工作機械１００は、摩耗による工具の交換時期（すなわち、工具寿命）がワークの加工過程の途中で到来するか否かを判断する。工作機械１００は、工具の交換時期がワークの加工過程の途中で到来すると判断した場合には、ワークの加工設定を通常設定から延命用の設定に変更するか否かの選択を受け付ける。これにより、工作機械１００は、ワークの加工中に工具寿命が尽きる可能性を下げることが可能になる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

２１ 主軸頭、２２ 主軸、２３ ハウジング、２５，５２，５４ ボールねじ、３０ 自動工具交換装置、３１ マガジン、３２ 工具、３３ 押出し機構、３４ 工具保持部、３５ スプロケット、３６ アーム、５０ 移動機構、５１，５３ ガイド、５５ テーブル、６０ 選択画面、６１ 警告表示領域、６２ 選択受付領域、１００ 工作機械、１００Ａ ＣＮＣユニット、１０１ 制御装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１１１Ａ〜１１１Ｄ サーボドライバ、１１２Ａ〜１１２Ｄ サーボモータ、１１３Ａ〜１１３Ｄ エンコーダ、１２０ 記憶装置、１２２ 加工プログラム、１２４ 制御プログラム、１２６，１２６Ａ 工具使用履歴、１２８ 加工設定、１３０ 操作盤、１３１ ディスプレイ、１３２ 入力デバイス、１５０，１５０Ａ 判断部、１５１ 監視部、１５２ 寿命算出部、１５３ 使用可能時間推定部、１５４ 使用予定時間推定部、１５５ 比較部、１５６ 摩耗量取得部、１５７ 終端摩耗検知部、１６０ 表示制御部、１６２ 設定変更部、１６４ 駆動制御部。

Claims (8)

1. 工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械であって、
   前記ワークまたは前記工具を回転するための主軸と、
   前記主軸の駆動を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記工具の摩耗による前記工具の交換時期が前記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断する処理を実行する、工作機械。
2. 前記制御装置は、さらに、前記交換時期が前記ワークの加工完了前に到来すると判断した場合に、前記工作機械の加工設定を現在の第１設定から第２設定に変更するか否かの選択を受け付ける処理を実行し、
   前記第２設定で前記ワークの加工を続けた場合における前記工具の寿命は、前記第１設定で前記ワークの加工を続けた場合における前記工具の寿命よりも長い、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記制御装置は、さらに、
   前記工具の現在までの総使用量を取得する処理と、
   前記総使用量に基づいて、現在から前記工具の交換時期が到来するまでにおける前記工具の残りの使用可能量を推定する処理と、
   前記ワークの加工プログラムを解析して、現在から前記ワークの加工が完了するまでの間における前記工具の残りの使用予定量を推定する処理とを実行し、
   前記交換時期が前記ワークの加工完了前に到来すると判断される条件は、前記残りの使用可能量が前記残りの使用予定量よりも少ない場合に満たされる、請求項２に記載の工作機械。
4. 前記残りの使用可能量は、前記工具の寿命から前記総使用量を差分することで算出され、
   前記寿命は、予め定められた方程式に前記第１設定での切削速度を代入することで算出される、請求項３に記載の工作機械。
5. 前記制御装置は、さらに、前記残りの使用可能量が前記残りの使用予定量よりも多い場合で、かつ、前記ワークの次のワークの加工が完了までに前記交換時期が到来する場合には、前記工作機械の加工設定を前記第１設定から第３設定に変更するか否かの選択を受け付ける処理を実行し、
   前記第３設定で前記ワークの加工を続けた場合における前記ワークの加工完了時間は、前記第１設定で前記ワークの加工を続けた場合における前記ワークの加工完了時間よりも早い、請求項３または４に記載の工作機械。
6. 前記制御装置は、
   前記工具の使用量に応じた前記工具の摩耗量の推移を取得する処理と、
   前記摩耗量の変化量が所定量以下に安定している安定期よりも前において、前記工具の使用量に対する前記摩耗量の変化量を第１変化量として算出する処理と、
   前記安定期よりも後において、前記工具の使用量に対する前記摩耗量の変化量を第２変化量として算出する処理とを実行し、
   前記交換時期が前記ワークの加工完了前に到来すると判断される条件は、前記第２変化量が、前記第１変化量を含む所定範囲に含まれる場合に満たされる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。
7. 工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御方法であって、
   前記工作機械は、前記ワークまたは前記工具を回転するための主軸を備え、
   前記制御方法は、
   前記主軸の駆動を制御して前記ワークを加工するステップと、
   前記工具の摩耗による前記工具の交換時期が前記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断するステップとを備える、制御方法。
8. 工具を用いてワークを加工することが可能な工作機械の制御プログラムであって、
   前記工作機械は、前記ワークまたは前記工具を回転するための主軸を備え、
   前記制御プログラムは、前記工作機械に、
   前記主軸の駆動を制御して前記ワークを加工するステップと、
   前記工具の摩耗による前記工具の交換時期が前記ワークの加工完了前に到来するか否かを判断するステップとを実行させる、制御プログラム。

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