KR102183278B1 - 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치 - Google Patents

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Abstract

절삭공구가 소정의 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 워크를 절삭하는 문제를 회피하는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치를 제공하는 것이다. 공작기계(100)와 그 제어장치(C)는, 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단(C1)을 구비하고, 절삭공구(130)가 가공 이송방향(Z축 방향)에 있어서의 워크(W) 상의 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때, 진폭 제어수단(C1)이, 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 진동수단(160)에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 절삭공구(130)가 소정의 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 절삭하는 문제를 회피한다.

Description

공작기계 및 이 공작기계의 제어장치{MACHINE TOOL AND CONTROL DEVICE FOR MACHINE TOOL}
본 발명은, 절삭 가공시의 절삭칩을 차례차례 분단하면서 워크의 가공을 행하는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치에 관한 것이다.
종래, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 칼날대와, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대의 상대이동에 의하여 워크에 대하여 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 절삭공구가 상기 워크를 절삭 가공하는 공작기계가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 5033929호(특히 단락 0049 참조)
그렇지만, 상술한 종래의 공작기계는, 단지, 상기 왕복 진동시키면서 워크를 절삭 가공하는 구성이며, 소정의 절삭공구 가공정지위치에서 절삭 가공을 종료하는 것까지는 고려되어 있지 않았기 때문에, 절삭공구가 계속 진동하여 워크에 있어서의 소정의 절삭공구 가공정지위치를 초과해 버린다고 하는 문제가 생긴다.
그래서, 본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은, 절삭공구가 소정의 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 워크를 절삭하는 문제를 회피하는 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 청구항 1에 따른 발명은, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 칼날대와, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대의 상대이동에 의하여 워크에 대하여 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 절삭공구가 상기 워크를 절삭 가공하는 공작기계로서, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단을 구비하며, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향에 있어서의 워크상의 소정의 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때, 상기 진폭 제어수단이, 상기 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 진동수단이, 상기 왕복 진동의 전진(forward movement)시의 절삭 가공부분과 후퇴(backward movement)시의 절삭 가공부분이 중복되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키고, 상기 진동수단과 상기 진폭 제어수단이, 상기 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공부분과 후퇴시의 절삭 가공부분의 중복을 유지하여, 상기 왕복 진동의 진폭을 감소시키도록 연계됨으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 3에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 진폭 제어수단을, 상기 전진시의 절삭공구가 절삭공구 가공정지위치에 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치를 상기 절삭공구 가공정지위치상에 유지하며, 후퇴에서 전진으로 전환될 때의 절삭공구의 위치를 차례차례 변경함으로써 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 한층 더 해결하는 것이다.
본 청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 진폭 제어수단을, 상기 워크에 있어서의 상기 절삭공구 가공정지위치보다 앞의 임의의 소정 위치에 상기 절삭공구가 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치가 상기 절삭공구 가공정지위치상에 도달하여 상기 왕복 진동이 종료하도록 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 한층 더 해결하는 것이다.
본 청구항 5에 따른 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 공작기계의 구성에 더하여, 상기 진폭 제어수단을, 상기 절삭공구가 상기 절삭공구 가공정지위치에 도달하여, 소정 회수 상기 진폭을 감소시켜 상기 왕복 진동이 행해진 후, 상기 절삭공구가 상기 절삭공구 가공정지위치에서 유지된 채로 상기 워크를 절삭하도록, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동을 정지시키는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 한층 더 해결하는 것이다.
청구항 6에 따른 발명은, 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 칼날대와, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대의 상대이동에 의하여 워크에 대하여 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비한 공작기계에 설치되고, 상기 워크와 상기 절삭공구의 상대회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 절삭공구가 상기 워크를 절삭 가공하는 공작기계의 제어장치로서, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단을 구비하며, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향에 있어서의 워크상의 소정의 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때, 상기 진폭 제어수단이, 상기 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 상술한 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 1에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 절삭공구 가공정지위치 앞에서 진동 제어수단에 의해, 왕복 진동의 진폭을 작게 함으로써, 절삭공구가 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 워크를 절삭하는 문제를 회피하는 것이 가능해진다.
또한, 왕복 진동의 진폭이 작아지기 때문에, 절삭공구 가공정지위치에 가까워짐에 따라 진동 절삭에 의한 워크에 있어서의 절삭 가공면을 정돈할 수 있다.
본 청구항 2에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 청구항 1에 따른 발명이 발휘하는 효과에 더하여, 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공부분과 후퇴시의 절삭 가공부분의 중복부분에서 절삭 가루를 분단하면서 가공을 행하는 것이 가능하게 된다.
상기 진폭 제어수단은, 예를 들면 본 청구항 3에 따른 발명의 공작기계와 같이, 전진시의 절삭공구가 절삭공구 가공정지위치에 도달했을 때에, 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치를 절삭공구 가공정지위치상에 유지하며, 후퇴에서 전진으로 전환될 때의 절삭공구의 위치를 차례차례 변경함으로써 상기 진폭을 감소시키도록 구성할 수 있다.
또, 상기 진폭 제어수단은, 본 청구항 4에 따른 발명의 공작기계와 같이, 워크에 있어서의 절삭공구 가공정지위치보다 앞의 임의의 소정 위치에 절삭공구가 도달했을 때에, 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치가 절삭공구 가공정지위치상에 도달하여 왕복 진동이 종료하도록 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 할 수 있다.
본 청구항 5에 따른 발명의 공작기계에 의하면, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 따른 발명이 발휘하는 효과에 더하여, 절삭공구 가공정지위치에 있어서의 왕복 진동에 의한 파상(波狀)의 절삭 가공면을 평면으로 정돈할 수 있다.
본 청구항 6에 따른 발명의 공작기계의 제어장치에 의하면, 공작기계의 제어장치에 있어서, 청구항 1에 따른 발명이 발휘하는 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 공작기계의 개략을 나타내는 도면.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예의 절삭공구와 워크의 관계를 나타내는 개략도.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예의 절삭공구의 왕복 진동 및 위치를 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명의 제1 실시예의 가공 종료시의 절삭 가공을 나타내는 개념도.
도 5는, 본 발명의 제2 실시예의 가공 종료시의 절삭 가공을 나타내는 개념도.
본 발명의 공작기계 및 이 공작기계의 제어장치는, 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단을 구비하고, 절삭공구가 가공 이송방향에 있어서의 워크상의 소정의 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때, 진폭 제어수단이, 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 절삭공구가 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 워크를 절삭하는 문제를 회피하는 것이면, 그 구체적인 실시형태는, 어떤 것이라도 상관없다.
실시예 1
도 1은, 본 발명의 제1 실시예의 제어장치(C)를 구비한 공작기계(100)의 개략을 나타내는 도이다.
공작기계(100)는, 주축(110)과 절삭공구대(130A)를 구비하고 있다.
주축(110)의 선단에는 척(120)이 설치되어 있다.
척(120)을 사이에 두고 주축(110)에 워크(W)가 유지되고, 주축(110)은, 워크를 유지하는 워크 유지수단으로서 구성되어 있다.
주축(110)은, 도시하지 않은 주축 모터의 동력에 의하여 회전 구동되도록 주축대(110A)에 지지되어 있다.
상기 주축 모터로서 주축대(110A) 내에 있어서, 주축대(110A)와 주축(110)의 사이에 형성되는 종래 공지의 빌트인 모터 등을 생각할 수 있다.
주축대(110A)는, 공작기계(100)의 베드측에, Z축 방향 이송기구(160)에 의하여 주축(110)의 축선방향이 되는 Z축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다.
주축(110)은, 주축대(110A)를 사이에 두고 Z축 방향 이송기구(160)에 의하여, 상기 Z축 방향으로 이동한다.
Z축 방향 이송기구(160)는, 주축(110)을 Z축 방향으로 이동시키는 주축 이동기구를 구성하고 있다.
Z축 방향 이송기구(160)는, 상기 베드 등의 Z축 방향 이송기구(160)의 고정측과 일체적인 베이스(161)와, 베이스(161)에 설치된 Z축 방향으로 뻗어 있는 Z축 방향 가이드 레일(162)을 구비하고 있다.
Z축 방향 가이드 레일(162)에, Z축 방향 가이드(164)를 사이에 두고 Z축 방향 이송 테이블(163)이 슬라이드 가능하게 지지되어 있다.
Z축 방향 이송 테이블(163) 측에 리니어 서보모터(165)의 가동자(165a)가 설치되고, 베이스(161) 측에 리니어 서보모터(165)의 고정자(165b)가 설치되어 있다.
Z축 방향 이송 테이블(163)에 주축대(110A)가 탑재되고, 리니어 서보모터(165)의 구동에 의하여 Z축 방향 이송 테이블(163)이, Z축 방향으로 이동 구동된다.
Z축 방향 이송 테이블(163)의 이동에 의하여 주축대(110A)가 Z축 방향으로 이동하고, 주축(110)의 Z축 방향으로의 이동이 행해진다.
절삭공구대(130A)에는, 워크(W)를 선삭(旋削)가공하는 바이트 등의 절삭공구(130)가 장착되어 있다.
절삭공구대(130A)는, 절삭공구(130)를 유지하는 칼날대를 구성하고 있다.
절삭공구대(130A)는, 공작기계(100)의 베드측에, X축 방향 이송기구(150) 및 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구에 의하여, 상기 Z축 방향과 직교하는 X축 방향과, 상기 Z축 방향 및 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구에 의하여, 절삭공구대(130A)를 주축(110)에 대하여 상기 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 칼날대 이동기구가 구성되어 있다.
X축 방향 이송기구(150)는, X축 방향 이송기구(150)의 고정측과 일체적인 베이스(151)와, 베이스(151)에 설치된 X축 방향으로 뻗어 있는 X축 방향 가이드 레일(152)을 구비하고 있다.
X축 방향 가이드 레일(152)에, X축 방향 가이드(154)를 사이에 두고 X축 방향 이송 테이블(153)이 슬라이드 가능하게 지지되어 있다.
X축 방향 이송 테이블(153) 측에 리니어 서보모터(155)의 가동자(155a)가 설치되고, 베이스(151) 측에 리니어 서보모터(155)의 고정자(155b)가 설치되어 있다.
리니어 서보모터(155)의 구동에 의하여 X축 방향 이송 테이블(153)이, X축 방향으로 이동 구동된다.
한편, Y축 방향 이송기구는, X축 방향 이송기구(150)를 Y축 방향에 배치한 것이며, X축 방향 이송기구(150)와 같은 구조이기 때문에, 도시 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 있어서는, 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구를 사이에 두고 X축 방향 이송기구(150)를 상기 베드측에 탑재하고, X축 방향 이송 테이블(153)에 절삭공구대(130A)가 탑재되어 있다.
절삭공구대(130A)는, X축 방향 이송 테이블(153)의 이동 구동에 의하여 X축 방향으로 이동하고, Y축 방향 이송기구가, Y축 방향에 대하여, X축 방향 이송기구(150)와 같은 동작을 함으로써, Y축 방향으로 이동한다.
한편, 도시하지 않은 Y축 방향 이송기구를, X축 방향 이송기구(150)를 사이에 두고 상기 베드측에 탑재하며, Y축 방향 이송기구 측에 절삭공구대(130A)를 탑재해도 좋고, Y축 방향 이송기구와 X축 방향 이송기구(150)에 의하여 절삭공구대(130A)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 구조는 종래 공지이기 때문에, 상세한 설명 및 도시는 생략한다.
상기 칼날대 이동기구(X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구)와 상기 주축 이동기구(Z축 방향 이송기구(160))가 협력하여, X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구에 의한 X축 방향과 Y축 방향으로의 절삭공구대(130A)의 이동과, Z축 방향 이송기구(160)에 의한 주축대(110A)(주축(110))의 Z축 방향으로의 이동에 의하여, 절삭공구대(130A)에 장착되어 있는 절삭공구(130)는, 워크(W)에 대하여 상대적으로 임의의 가공 이송방향으로 이송된다.
상기 주축 이동기구(Z축 방향 이송기구(160))와 상기 칼날대 이동기구(X축 방향 이송기구(150)와 Y축 방향 이송기구)로 구성되는 이송수단에 의해, 절삭공구(130)를, 워크(W)에 대하여 상대적으로 임의의 가공 이송방향으로 이송함으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이, 워크(W)는, 절삭공구(130)에 의해 임의의 형상으로 절삭 가공된다.
한편, 본 실시형태에 있어서는, 주축대(110A)와 절삭공구대(130A)의 양쪽을 이동하도록 구성하고 있지만, 주축대(110A)를 공작기계(100)의 베드측으로 이동되지 않도록 고정하고, 칼날대 이동기구를, 절삭공구대(130A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키도록 구성해도 좋다.
이 경우, 상기 이송수단이, 절삭공구대(130A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키는 칼날대 이동기구로 구성되고, 고정적으로 위치 결정되어 회전 구동되는 주축(110)에 대하여, 절삭공구대(130A)를 이동시킴으로써, 절삭공구(130)를 워크(W)에 대하여 가공 이송 동작시킬 수 있다.
또, 절삭공구대(130A)를 공작기계(100)의 베드측으로 이동하지 않게 고정하고, 주축 이동기구를, 주축대(110A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키도록 구성해도 좋다.
이 경우, 상기 이송수단이, 주축대(110A)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키는 주축대 이동기구로 구성되고, 고정적으로 위치 결정되는 절삭공구대(130A)에 대하여, 주축대(110A)를 이동시킴으로써, 절삭공구(130)를 워크(W)에 대하여 가공 이송 동작시킬 수 있다.
한편, 본 실시형태에 있어서는, X축 방향 이송기구(150), Y축 방향 이송기구, Z축 방향 이송기구(160)는, 리니어 서보모터에 의하여 구동되도록 구성되어 있지만, 종래 공지의 볼 나사와 서보모터에 의한 구동 등으로 할 수도 있다.
본 실시형태에 있어서는, 워크(W)와 절삭공구(130)를 상대적으로 회전시키는 회전수단이, 상기 빌트인 모터 등의 상기 주축 모터에 의하여 구성되고, 워크(W)와 절삭공구(130)의 상대회전은, 주축(110)의 회전구동에 의하여 행해진다.
본 실시예에서는, 절삭공구(130)에 대하여 워크(W)를 회전시키는 구성으로 했지만, 워크(W)에 대하여 절삭공구(130)를 회전시키는 구성으로 해도 좋다.
이 경우, 절삭공구(130)로서 드릴 등의 회전 공구를 생각할 수 있다.
주축(110)의 회전, Z축 방향 이송기구(160), X축 방향 이송기구(150), Y축 방향 이송기구는, 제어장치(C)가 가지는 제어부(C1)에 의하여 구동 제어된다.
제어부(C1)는, 각 이송기구를 진동수단으로 하여, 각각 대응하는 이동 방향을 따라서 왕복 진동시키면서, 주축대(110A) 또는 절삭공구대(130A)를 각각의 방향으로 이동시키도록 제어하도록 미리 설정되어 있다.
각 이송기구는, 제어부(C1)의 제어에 의해, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주축(110) 또는 절삭공구대(130A)를, 1회의 왕복 진동에 있어서, 소정의 전진량만큼 전진(forward movement) 이동하고 나서 소정의 후퇴량만큼 후퇴(backward movement) 이동하고, 그 차이의 진행량만큼 각 이동 방향으로 이동시켜, 협력하여 워크(W)에 대하여 절삭공구(130)를 가공 이송방향으로 이송한다.
공작기계(100)는, Z축 방향 이송기구(160), X축 방향 이송기구(150), Y축 방향 이송기구에 의해, 절삭공구(130)가 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송됨으로써, 워크(W)의 가공을 행한다.
워크(W)가 회전한 상태로, 주축대(110A)(주축(110)) 또는 절삭공구대(130A)(절삭공구(130))가, 왕복 진동하면서 이동하고, 절삭공구(130)에 의하여, 워크(W)를 소정의 형상으로 외형 절삭 가공하는 경우, 워크(W)의 둘레면은, 도 4에 나타내는 바와 같이 절삭된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 1회전당의 주축대(110A)(주축(110)) 또는 절삭공구대(130A)의 진동수(N)가, 3.5회(진동수(N)=3.5)를 예로 설명한다.
이 경우, n+1회전째(n은 1 이상의 정수)의 절삭공구(130)에 의해 선삭되는 워크(W)의 둘레면 형상의 위상이, n회전째의 절삭공구(130)에 의해 선삭된 형상의 위상에 대하여 역위상의 관계가 된다.
이것에 의해, n회전째의 절삭공구(130)의 전진시의 절삭 가공부분과, n+1회전째의 후퇴시의 절삭 가공부분이 일부 중복되고, 워크 둘레면의 n+1회전째의 절삭 부분에, n회전째의 절삭 완료 부분이 포함되며, 이 부분에서는, 절삭 중에 절삭공구(130)가, 워크(W)에 대하여 아무런 절삭을 행하지 않고 공행정(non-cutting stroke)하는, 헛동작(air cut)이 발생한다.
절삭 가공시에 워크(W)로부터 생기는 절삭칩은, 상기 헛동작에 의하여 차례차례 분단된다.
공작기계(100)는, 절삭공구(130)의 절삭 이송방향을 따른 왕복 진동에 의하여 절삭칩을 분단하면서, 워크(W)의 외형 절삭 가공 등을 원활히 행할 수 있다.
절삭공구(130)의 왕복 진동에 의하여 절삭칩을 차례차례 분단하는 경우, 워크 둘레면의 n+1회전째의 절삭 부분에, n회전째의 절삭 완료 부분이 포함되어 있으면 좋다.
바꾸어 말하면, 워크 둘레면의 n+1회전째에 있어서의 복귀시의 절삭공구(130)의 궤적이, 워크 둘레면의 n회전째에 있어서의 절삭공구(130) 궤적의 위치까지 도달하면 좋다.
도 4에 나타내는 바와 같이, n+1회전째와 n회전째의 워크(W)에 있어서의 절삭공구(130)에 의해 선삭되는 형상의 위상이 일치(같은 위상)되지 않으면 좋고, 반드시 180도 반전시킬 필요는 없다.
절삭공구(130)에 의한 가공은, 절삭공구(130)에 대한 소정의 좌표 위치로의 이동 지령에 의하여 행해지며, 절삭공구(130)는, 이 이동 지령에 의하여 지정되는 좌표위치(절삭공구 가공정지위치)로 이동하여 정지한다.
절삭공구(130)가 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때의 절삭 가공에 대하여 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 회전에 수반하여, 절삭공구(130)가, 가공 이송방향을 따른 왕복 진동을 하면서 가공 이송방향으로 이송됨으로써, 워크(W)를 절삭 가공하고, 워크(W)의 5회전째의 전진시에 절삭공구(130)가 절삭공구 가공정지위치에 도달하는 것으로 한다.
이때, 제어부(C1)가 진폭 제어수단으로서 기능하고, 제어부(C1)의 제어에 의해, 1회전째로부터 4회전째의 절삭 가공에서는, 미리 정해진 소정의 진폭을 유지하여 왕복 운동을 행하고, 5회전째에서 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭의 감소를 개시하며, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구(130)의 위치를 절삭공구 가공정지위치상에 유지하고, 후퇴에서 전진으로 전환될 때의 절삭공구(130)의 위치를 차례차례 변경함으로써 상기 진폭을 감소시키면서 6회전째 및 7회전째의 절삭 가공을 실행한다.
이때, 상기 n+1회전째의 절삭 가공에 있어서의 복귀시의 절삭공구(130)의 궤적을 상기 n회전째의 절삭 가공에 있어서의 절삭공구(130)의 궤적의 위치까지 도달시켜 절삭 가공하면서, 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시킨다.
바꾸어 말하면 진동수단이, 상기 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공부분과 후퇴시의 절삭 가공부분이 중복되도록 진동시켜 워크(W)의 절삭 가공을 하면서, 상기 진폭 제어수단인 제어부(C1)가, 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시킨다.
이것에 의해, 절삭칩이 차례차례 분단되면서 상기 진폭이 작아진다.
그 후, 최후의 8회전째에서는, 제어부(C1)의 제어에 의해, 절삭공구(130)가 절삭공구 가공정지위치에서 유지된 채로 워크(W)를 절삭하도록, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동을 정지시킨다.
이것에 의해, 워크(W)의 절삭공구 가공정지위치에 있어서의 절삭 가공면을 정돈할 수 있다.
한편, 도 4에 나타내는 1회전째로부터 7회전째까지의 왕복 진동의 진동 주파수를 일정하게 했지만, 워크 둘레면의 n+1회전째에 있어서의 복귀시의 절삭공구(130)의 궤적이, 워크 둘레면의 n회전째에 있어서의 절삭공구(130)의 궤적의 위치까지 도달하면, 진동 주파수는 일정하지 않아도 좋다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 제1 실시예인 공작기계(100) 및 이 공작기계(100)의 제어장치(C)는, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단이기도 한 제어부(C1)를 구비하고, 절삭공구(130)가 워크(W) 상의 절삭공구 가공정지위치에 도달할 때, 상기 진폭 제어수단으로서의 제어부(C1)가, 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 왕복 진동의 진폭을 작게 함으로써, 절삭공구가 절삭공구 가공정지위치를 초과하여 워크를 절삭하는 문제를 회피하는 것이 가능하게 되며, 절삭공구 가공정지위치에 가까워짐에 따라 진동 절삭에 의한 워크(W)에 있어서의 절삭 가공면을 정돈할 수 있다.
또한, 상기 진폭 제어수단으로서의 제어부(C1)는, 전진시의 절삭공구(130)가 절삭공구 가공정지위치에 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구(130)의 위치를 절삭공구 가공정지위치상에 유지하며, 후퇴에서 전진으로 전환될 때의 절삭공구(130)의 위치를 차례차례 변경함으로써 상기 진폭을 감소시키도록 구성할 수 있다.
또, 상기 진폭 제어수단으로서의 제어부(C1)는, 절삭공구(130)가 상기 절삭공구 가공정지위치에 도달하고, 소정 회수 상기 진폭을 감소시켜 상기 왕복 진동이 행해진 후, 상기 절삭공구(130)가 상기 절삭공구 가공정지위치에서 유지된 채로 워크(W)를 절삭하도록, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동을 정지시킴으로써, 절삭공구 가공정지위치에 있어서의 왕복 진동에 의한 파상의 절삭 가공면을 평면으로 정돈할 수 있다.
실시예 2
제2 실시예에 대하여, 이하에 제1 실시예와 다른 구성을 설명하는 것으로 하고, 공통되는 내용의 설명은 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 실시예에서는, 상기 진폭 제어수단으로서의 제어부(C1)의 제어에 의해, 절삭공구 가공정지위치에 도달하는 것보다 앞의 임의의 소정 위치에 절삭공구(130)가 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고 상기 진폭을 감소시키면서 5회전째∼7회전째의 절삭 가공을 실행하여, 7회전째의 마지막에 전진에서 후퇴로 전환할 때의 절삭공구(130)의 위치가 상기 절삭공구 가공정지위치상에 도달하여 상기 왕복 진동이 종료되도록 상기 진폭을 감소시킨다.
8회전째에서는, 절삭공구(130)의 위치가 상기 절삭공구 가공정지위치로서 상기 왕복 진동이 종료된 상태로 절삭공구(130)가 워크(W)를 절삭 가공한다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 제2 실시예인 공작기계(100) 및 이 공작기계(100)의 제어장치(C)는, 상기 진폭 제어수단으로서의 제어부(C1)를, 워크(W)에 있어서의 절삭공구 가공정지위치보다 앞의 임의의 소정 위치에 절삭공구(130)가 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구(130)의 위치가 상기 절삭공구 가공정지위치상에 도달하여 상기 왕복 진동이 종료되도록 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 함으로써, 제1 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상 양 실시예에 있어서는, 진동수단에 의하여, 이동 방향을 따른 왕복 진동으로서, 소정의 전진량만큼 전진(forward movement) 이동하고 나서 소정의 후퇴량만큼 후퇴(backward movement) 이동하는 경우에 대하여 설명했지만, 왕복 진동으로서, 소정의 제1 속도에서의 상대이동으로서 상기 전진이동과, 상기 제1 속도보다 늦은 제2 속도에서의 상대이동으로서 상기 후퇴이동을 대신하여 가공 이송방향으로의 속도 제로로 정지를 반복하는 진동으로 할 수도 있다.
또 제2 속도에서의 상대이동으로서 상기 후퇴를 대신하여 가공 이송방향에 있어서 제1 속도에서의 상기 전진방향과 같은 방향으로 제1 속도보다 느린 속도에서의 이동을 반복해도 좋다.
이 경우, 서로 다른 제1 속도와 제2 속도에서의 상기 가공 이송방향을 따른 상기 상대이동을 반복하고 주축(110)과 절삭공구대(130A)를 상대적으로 반복적 이동시킬 때, 1 반복적 이동의 전진시의 절삭공구(130)의 최대 이동위치가, 상기 절삭공구 가공정지위치를 초과하지 않도록, 1 반복적 이동의 진폭을 상기와 같이 감소시킨다.
상기 어느 경우도, 워크(W)로부터 생기는 절삭칩의 폭이 좁아지는 개소에서, 절삭 가루가 구부러지게 되어 분단되기 쉽게 된다.
100: 공작기계
110: 주축
110A: 주축대
120: 척
130: 절삭공구
130A: 절삭공구대
150: X축 방향 이송기구
151: 베이스
152: X축 방향 가이드 레일
153: X축 방향 이송 테이블
154: X축 방향 가이드
155: 리니어 서보모터
155a: 가동자
155b: 고정자
160: Z축 방향 이송기구
161: 베이스
162: Z축 방향 가이드 레일
163: Z축 방향 이송 테이블
164: Z축 방향 가이드
165: 리니어 서보모터
165a: 가동자
165b: 고정자
C: 제어장치
C1: 제어부
W: 워크

Claims (6)

  1. 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 칼날대와, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대의 상대이동에 의하여 워크에 대하여 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하고,
    상기 워크와 상기 절삭공구의 상대회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 절삭공구가 상기 워크를 절삭 가공하는 공작기계로서,
    상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단을 구비하고,
    상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향에 있어서의 절삭공구에 대한 소정의 이동 지령에 의하여 지정되는 워크상의 소정의 좌표위치에 도달할 때, 상기 진폭 제어수단이, 상기 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 한 공작기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동수단이, 상기 왕복 진동의 전진(forward movement)시의 절삭 가공부분과 후퇴(backward movement)시의 절삭 가공부분이 중복되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키고,
    상기 진동수단과 상기 진폭 제어수단이, 상기 왕복 진동의 전진시의 절삭 가공부분과 후퇴시의 절삭 가공부분의 중복을 유지하여, 상기 왕복 진동의 진폭을 감소시키도록 연계된 공작기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진폭 제어수단을, 상기 전진시의 절삭공구가 상기 좌표위치에 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치를 상기 좌표위치상에 유지하여, 후퇴에서 전진으로 전환될 때의 절삭공구의 위치를 차례차례 변경함으로써 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 한 공작기계.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진폭 제어수단을, 상기 워크에 있어서의 상기 좌표위치보다 앞의 임의의 소정 위치에 상기 절삭공구가 도달했을 때에, 상기 진폭의 감소를 개시하고, 전진에서 후퇴로 전환시의 절삭공구의 위치가 상기 좌표위치상에 도달하여 상기 왕복 진동이 종료하도록 상기 진폭을 감소시키는 구성으로 한 공작기계.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진폭 제어수단을, 상기 절삭공구가 상기 좌표위치에 도달하고, 소정 회수 상기 진폭을 감소시켜 상기 왕복 진동을 한 후, 상기 절삭공구가 상기 좌표위치에서 유지된 채로 상기 워크를 절삭하도록, 상기 진동수단에 의한 왕복 진동을 정지시키는 구성으로 한 공작기계.
  6. 워크를 유지하는 워크 유지수단과, 상기 워크를 절삭 가공하는 절삭공구를 유지하는 칼날대와, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대의 상대이동에 의하여 워크에 대하여 절삭공구를 소정의 가공 이송방향으로 이송 동작시키는 이송수단과, 상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향을 따라 왕복 진동하면서 가공 이송방향으로 이송되도록, 상기 워크 유지수단과 상기 칼날대를 상대적으로 진동시키는 진동수단과, 상기 워크와 상기 절삭공구를 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비한 공작기계에 설치되고,
    상기 워크와 상기 절삭공구의 상대회전과, 상기 워크에 대한 상기 절삭공구의 상기 가공 이송방향으로의 상기 왕복 진동을 수반하는 이송 동작에 의하여, 상기 절삭공구가 상기 워크를 절삭 가공하는 공작기계의 제어장치로서,
    상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 제어하는 진폭 제어수단을 구비하고,
    상기 절삭공구가 상기 가공 이송방향에 있어서의 절삭공구에 대한 소정의 이동 지령에 의하여 지정되는 워크상의 소정의 좌표위치에 도달할 때, 상기 진폭 제어수단이, 상기 가공 이송방향으로의 이송 동작에 수반하여 상기 진동수단에 의한 왕복 진동의 진폭을 감소시키는 구성으로 한 공작기계의 제어장치.
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