TW202311880A - 用於工具機之振動切削條件設定裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種使用於振動切削之工具之選定或參數之設定容易化的振動切削條件設定裝置。 本發明之用於工具機1之振動切削條件設定裝置3具備顯示部U3及控制部U4。控制部U4受理驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與振動之週期相關之第一參數(A)、及與振動之振幅相關之第二參數(E)，作為用於以伴隨振動之方式控制驅動對象之進給移動之設定。該控制部U4基於驅動對象之非振動時之進給速度(F)、第一參數(A)、及第二參數(E)，求出驅動對象之最大進給速度(Fmax)，並將表示求出之最大進給速度(Fmax)之值顯示於顯示部U3。

Description

用於工具機之振動切削條件設定裝置
本發明係關於一種用於以工具切削固持於主軸之工件之工具機之振動切削條件設定裝置。
作為工具機，已知有一種具備固持工件之主軸之NC(數值控制：Numerical control)自動車床。若自與主軸一起旋轉之工件產生之切屑變長，則有可能因切屑捲繞於切削工具等而影響工件之連續加工。因此，藉由一面交替重複使工具朝向工件前進之前進動作與自工件遠離之後退動作，一面進給工具，而進行將切屑分斷之振動切削。切屑亦稱為切粉。切屑之分斷狀況根據主軸之相位、振動之振幅、前進動作時之進給速度、及後退動作時之進給速度而變化。操作者藉由將該等參數設定於NC自動車床而使NC自動車床執行振動切削。
專利文獻1所揭示之加工系統自固定時間間隔之進給軸之時間序列之位置資訊產生表示該位置資訊之時間之變化之第一波形資料，並將該第一波形資料按主軸之每旋轉一次之時間分割為部分波形資料，將各個部分波形資料以匹配第一波形資料之開始點之方式依序於時間軸方向上移位，藉此產生並顯示複數個第二波形資料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-195002號公報
[發明所欲解決之問題]
於切削工具中，為防止崩刃或熔接等，作為推薦之切削條件設定有進給速度等之上限。此處，作為振動切削時之進給控制，考慮基於工具之非振動時之進給速度、與振動之週期相關之週期參數、及與振動之振幅相關之振幅參數，以伴隨振動之方式控制工具之進給移動。該情形時，由於操作者不知道前進動作時之最大進給速度，故無法適當選定工具，且無法適當設定用於振動切削之參數。 另，如上述般之問題不限於車床，亦存在於加工中心等各種工具機中。
本發明揭示一種使用於振動切削之工具之選定或參數之設定容易化之振動切削條件設定裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明之用於工具機之振動切削條件設定裝置具有以下態樣：該工具機具備使固持工件之主軸旋轉之旋轉驅動部、及使切削上述工件之工具與上述主軸之至少一者之驅動對象移動之進給驅動部；於切削上述工件時，以伴隨包含上述工具沿切削方向朝向上述工件之前進動作及與該前進動為相反方向之後退動作之振動之方式，控制上述驅動對象之進給移動；且用於工具機之振動切削條件設定裝置具備： 顯示部；及 控制部，其受理上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與上述振動之週期相關之第一參數(A)、及與上述振動之振幅相關之第二參數(E)，作為用於以伴隨上述振動之方式控制上述驅動對象之進給移動之設定；且 上述控制部 基於上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，求出上述驅動對象之最大進給速度(Fmax)；且 將表示求出之上述最大進給速度(Fmax)之值顯示於上述顯示部。 [發明之效果]
根據本發明，可使用於振動切削之工具之選定或參數之設定容易化。
以下，說明本發明之實施形態。當然，以下實施形態係僅例示本發明者，實施形態所示之所有特徵未必為發明之解決手段所必須。
(1)本發明所包含之技術之概要： 首先，參考圖1～13所示之例說明本發明所包含之技術之概要。另，本申請案之圖係模式性顯示例之圖，該等圖所示之各方向之放大率有時不同，且各圖有時不一致。當然，本技術之各要件不限定於以符號顯示之具體例。
[態樣1] 如圖1、2所例示，本技術之一態樣之工具機1具備：旋轉驅動部U1，其使固持工件W1之主軸11旋轉；及進給驅動部U2，其使切削上述工件W1之工具TO1與上述主軸11之至少一者之驅動對象(例如，工具TO1)移動。該工具機1於切削上述工件W1時，以伴隨包含上述工具TO1沿切削方向(例如，進給軸F1)朝向上述工件W1之前進動作M1及與該前進動作M1為相反方向之後退動作M2之振動之方式，控制上述驅動對象之進給移動。 用於上述工具機1之振動切削條件設定裝置3具備顯示部U3及控制部U4。上述控制部U4受理上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與上述振動之週期相關之第一參數(A)、及與上述振動之振幅相關之第二參數(E)，作為用於以伴隨上述振動之方式控制上述驅動對象之進給移動之設定。該控制部U4基於上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，求出上述驅動對象之最大進給速度(Fmax)，並將表示求出之上述最大進給速度(Fmax)之值顯示於上述顯示部U3。
藉由以上，由於顯示所受理之設定中未知之表示最大進給速度(Fmax)之值，故操作者可藉由瀏覽表示最大進給速度(Fmax)之值，容易地選定用於振動切削之工具TO1，可容易地設定用於振動切削之參數。因此，上述態樣1可提供使用於振動切削之工具之選定或參數設定容易化之振動切削條件設定裝置。
此處，於工具機中，包含車床、加工中心等。 進給驅動部可不使工件移動而使工具沿切削方向移動，亦可不使工具移動而使工件沿切削方向移動，又可使工具工件之兩者沿切削方向移動。 與振動之週期相關之第一參數(A)只要為與週期相關之參數即可，不限定於週期本身。於第一參數(A)中，包含切屑長度係數A1、週期A2等。 與振動之振幅相關之第二參數(E)只要為與振幅相關之參數即可，不限定於振幅本身。於第二參數(E)中，包含後退量係數E1、振幅E2等。 表示最大進給速度之值不限定於mm/rev單位之值，亦可為最大進給速度相對於通常切削進給速度之比、及通常切削進給速度與最大進給速度之差等換算值。 上述之附言亦適用於以下態樣。
[態樣2] 如圖11所例示，上述控制部U4可受理變更顯示於上述顯示部U3之上述最大進給速度(Fmax)之操作。該控制部U4可基於變更後之上述最大進給速度(Fmax)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，變更上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)，且可將表示變更後之上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)之值顯示於上述顯示部U3。由於本態樣可配合切削工具等變更最大進給速度(Fmax)，且可確認驅動對象之非振動時之變更後之進給速度(F)，故驅動對象之非振動時之進給速度(F)之設定變得容易。 此處，表示驅動對象之非振動時之進給速度之值不限定於mm/rev單位之值，亦可為變更後之驅動對象之非振動時之進給速度相對於變更前之驅動對象之非振動時之進給速度之比、及變更前之驅動對象之非振動時之進給速度與變更後之驅動對象之非振動時之進給速度之差等換算值。該附言亦適用於以下態樣。
[態樣3] 如圖11所例示，上述控制部U4可基於變更後之上述最大進給速度(Fmax)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，求出於變更後之上述最大進給速度(Fmax)下伴隨上述振動之上述驅動對象之進給移動之切削時間(CT)，並可將表示求出之上述切削時間(CT)之值顯示於上述顯示部U3。本態樣可配合切削工具等變更最大進給速度(Fmax)，且可確認變更後之最大進給速度(Fmax)下之切削時間(CT)。 此處，表示切削時間之值不限定於min單位之值，亦可為變更後之切削時間相對於變更前之切削時間之比、及變更前之切削時間與變更後之切削時間之差等之換算值。該附言亦適用於以下態樣。
[態樣4] 上述控制部U4可受理變更伴隨上述振動之上述驅動對象之進給移動之切削時間(CT)之操作。該控制部U4可基於變更後之上述切削時間(CT)，變更上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與上述最大進給速度(Fmax)之至少一者之進給速度參數，並可將表示變更後之上述進給速度參數之值顯示於上述顯示部U3。由於本態樣可確認藉由變更切削時間(CT)而變化之進給速度參數，故用於振動切削之參數之設定變得容易。
(2)工具機之構成之具體例： 圖1與外部之電腦100之構成一起模式性例示車床之構成作為工具機1之例。圖1所示之工具機1為具備進行工件W1之加工之數值控制之NC(數值控制)裝置70之NC自動車床。由於在工具機1中電腦100並非必須之要件，故有時不於工具機1連接電腦100。於本具體例中，工具機1包含振動切削條件設定裝置3。
工具機1為將組入有具有固持部12之主軸11之主軸台10、主軸台驅動部14、刀具台20、該刀具台20之進給驅動部U2、NC裝置70等備置於工具機1之NC工具機。此處，主軸台10為正面主軸台10A、與亦被稱為對向主軸台之背面主軸台10B之統稱。於正面主軸台10A，組入有具有夾頭等固持部12A之正面主軸11A。於背面主軸台10B，組入有具有夾頭等固持部12B之背面主軸11B。主軸11為正面主軸11A、與亦被稱為對向主軸之背面主軸11B之統稱。固持部12為固持部12A與固持部12B之統稱。主軸台驅動部14為使正面主軸台10A移動之正面主軸台驅動部14A、與使背面主軸台10B移動之背面主軸台驅動部14B之統稱。主軸11之旋轉驅動部U1包含使正面主軸11A以主軸中心線AX1為中心旋轉之馬達13A、及使背面主軸11B以主軸中心線AX1為中心旋轉之馬達13B。可對馬達13A、13B，使用內置於主軸之內置馬達。當然，馬達13A、13B亦可配置於主軸11之外。
圖1所示之工具機1之控制軸包含以「X」顯示之X軸、以「Y」顯示之Y軸、及以「Z」顯示之Z軸。Z軸方向為沿成為工件W1之旋轉中心之主軸中心線AX1之水平方向。X軸方向為與Z軸正交之水平方向。Y軸方向為與Z軸正交之鉛直方向。另，若Z軸與X軸交叉則可不正交，若Z軸與Y軸交叉則可不正交，若X軸與Y軸交叉則可不正交。又，本說明書中參考之圖式僅顯示用以說明本技術之例，而非限定本技術者。又，各部之位置關係之說明僅為例示。因此，將左右反向，或將旋轉方向反向等亦包含於本技術。又，方向或位置等相同不限定於嚴格一致，亦包含因誤差而偏離嚴格一致之情況。
圖1所示之工具機1為主軸移動型車床，正面主軸台驅動部14A使正面主軸台10A向Z軸方向移動，背面主軸台驅動部14B使背面主軸台10B向Z軸方向移動。當然，工具機1可為正面主軸台10A不移動之主軸固定型車床，亦可為背面主軸台10B不移動而正面主軸台10A向Z軸方向移動。
正面主軸11A藉由固持部12A可釋放地固持工件W1，且可與工件W1一起以主軸中心線AX1為中心旋轉。於加工前之工件W1例如為圓柱狀(棒狀)之長條材料之情形時，可自正面主軸11A之後端(於圖1中為左端)對固持部12A供給工件W1。該情形時，可於正面主軸11A之前側(於圖1中為右側)，配置將工件W1可向Z軸方向滑動地支持之導套。於加工前之工件W1為較短之材料之情形時，可自正面主軸11A之前端對固持部12A供給工件W1。馬達13A使正面主軸11A以主軸中心線AX1為中心與工件W1一起旋轉。將正面加工後之工件W1自正面主軸11A交接給背面主軸11B。背面主軸11B藉由固持部12B可釋放地固持正面加工後之工件W1，且可與工件W1一起以主軸中心線AX1為中心旋轉。馬達13B使背面主軸11B以主軸中心線AX1為中心與工件W1一起旋轉。正面加工後之工件W1藉由背面加工而成為製品。
刀具台20供安裝用以加工工件W1之複數個工具TO1，且可向X軸方向及Y軸方向移動。X軸方向與Y軸方向為進給軸F1之例。當然，刀具台20亦可向Z軸方向移動。刀具台20可為轉塔刀具台，亦可為梳形刀具台等。於複數個工具TO1中，包含具有切斷刀之車刀、及旋轉鑽孔器或立銑刀等旋轉工具等。進給驅動部U2使安裝有複數個工具TO1之刀具台20沿進給軸F1移動。於本具體例中，進給驅動部U2之驅動對象為工具TO1，進給驅動部U2使工具TO1沿進給軸F1移動。 另，進給軸F1亦可為將X軸與Y軸之2個軸進行補間之假想軸。於安裝有工具TO1之刀具台20亦可向Z軸方向移動之情形時，進給軸F1可為Z軸，亦可為將X軸、Y軸及Z軸之3個軸進行補間之假想軸。即便於刀具台20不向Z軸方向移動之情形時，亦可藉由使組入有主軸11之主軸台10向Z軸方向移動，而設定以工具TO1與主軸11之兩者為驅動對象補間3個軸之進給軸F1。於任意情形時，沿進給軸F1之方向皆為切削方向。
連接於NC裝置70之外部之電腦100具備處理器即CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)101、半導體記憶體即ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)102、半導體記憶體即RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)103、記憶裝置104、輸入裝置105、顯示裝置106、聲音輸出裝置107、I/F(Interface：介面)108、及時鐘電路109等。電腦100之控制程式記憶於記憶裝置104，藉由CPU101讀出至RAM103，並藉由CPU101執行。對於記憶裝置104，可使用快閃記憶體等半導體記憶體、及硬碟等磁性記錄媒體等。對於輸入裝置105，可使用指向器件、鍵盤、及貼附於顯示裝置106之表面之觸控面板等。I/F108以有線或無線連接於NC裝置70，自NC裝置70接收資料或對NC裝置70發送資料。電腦100與工具機1之連接可為網際網路或內部網路等網路連接。於電腦100中，包含具有平板型終端之個人電腦、智慧型手機等行動電話等。
圖2模式性例示工具機1之電路之構成。於圖2所示之工具機1中，於NC裝置70，連接有操作部80、主軸11之旋轉驅動部U1、主軸台驅動部14、刀具台20之進給驅動部U2等。旋轉驅動部U1為使正面主軸11A旋轉而具備馬達13A與未圖示之伺服放大器，為使背面主軸11B旋轉而具備馬達13B與未圖示之伺服放大器。主軸台驅動部14包含正面主軸台驅動部14A與背面主軸台驅動部14B。進給驅動部U2具備伺服放大器31、32與伺服馬達33、34。NC裝置70具備處理器即CPU71、半導體記憶體即ROM72、半導體記憶體即RAM73、時鐘電路74、I/F75等。因此，NC裝置70為電腦之一種。於圖2中，將操作部80、旋轉驅動部U1、主軸台驅動部14、進給驅動部U2、外部之電腦100等I/F匯總顯示為I/F75。於ROM72，寫入有用以解釋並執行加工程式PR2之控制程式PR1、及支援加工程式PR2之製作之支援程式PR3等。ROM72可為能改寫資料之半導體記憶體。於RAM73，可改寫地記憶由操作者製作之加工程式PR2。加工程式亦稱為NC程式。CPU71藉由將RAM73用作工作區，執行記錄於ROM72之控制程式PR1，而實現NC裝置70之功能。當然，亦可藉由ASIC(Application Specific Integrated Circuit：特殊應用積體電路)等其他機構實現由控制程式PR1實現之功能之一部分或全部。
操作部80具備輸入部81及顯示部82，作為NC裝置70之使用者介面發揮功能。於本具體例中，顯示部82為顯示部U3之例，NC裝置70與輸入部81為控制部U4之例。輸入部81例如由用以自操作者受理操作輸入之按鈕或觸控面板構成。顯示部82例如由顯示自操作者受理操作輸入之各種設定之內容或與工具機1相關之各種資訊之顯示器構成。操作者可使用操作部80或電腦100將加工程式PR2記憶於RAM73。
進給驅動部U2為使刀具台20沿X軸移動，而具備連接於NC裝置70之伺服放大器31、及連接於該伺服放大器31之伺服馬達33。又，進給驅動部U2為使刀具台20沿Y軸移動，而具備連接於NC裝置70之伺服放大器32、及連接於該伺服放大器32之伺服馬達34。
伺服放大器31依照來自NC裝置70之指令，於X軸方向上控制刀具台20之位置及移動速度。伺服放大器32依照來自NC裝置70之指令，於Y軸方向上控制刀具台20之位置及移動速度。伺服馬達33具備編碼器35，依照來自伺服放大器31之指令旋轉，於X軸方向上經由未圖示之進給機構及引導件使刀具台20移動。伺服馬達34具備編碼器36，依照來自伺服放大器32之指令旋轉，於Y軸方向上經由未圖示之進給機構及引導件使刀具台20移動。對於進給機構，可使用利用滾珠螺桿之機構等。對於引導件，可使用楔與楔形槽之組合等滑動引導等。
NC裝置70將安裝有工具TO1之刀具台20之進給移動時之位置指令輸出至伺服放大器31、32。伺服放大器31自NC裝置70輸入X軸之位置指令，基於來自伺服馬達33之編碼器35之輸出輸入位置反饋，並基於位置反饋修正位置指令對伺服馬達33輸出轉矩指令。藉此，NC裝置70控制沿X軸之刀具台20之進給移動時之位置。NC裝置70亦可以說控制沿X軸之工具TO1之進給移動時之位置。又，伺服放大器32自NC裝置70輸入Y軸之位置指令，基於來自伺服馬達34之編碼器36之輸出輸入位置反饋，並基於位置反饋修正位置指令對伺服馬達34輸出轉矩指令。藉此，NC裝置70控制沿Y軸之刀具台20之進給移動時之位置。NC裝置70亦可以說控制沿Y軸之工具TO1之進給移動時之位置。
雖未圖示，但主軸台驅動部14亦具備伺服放大器與伺服馬達。正面主軸台驅動部14A於Z軸方向上經由未圖示之進給機構及引導件使正面主軸台10A移動，背面主軸台驅動部14B於Z軸方向上經由未圖示之進給機構及引導件使背面主軸台10B移動。
若安裝於刀具台20之工具TO1切削工件W1，則產生亦被稱為切粉之切屑。若進給驅動部U2使工具TO1不沿進給軸F1振動地切入以主軸中心線AX1為中心旋轉之工件W1，則產生連續之長條切屑。連續之長條切屑有可能因捲繞於工具TO1等而對工件W1之加工造成影響。因此，如圖3所例示，於切削工件W1時，藉由一面重複使工具TO1沿進給軸F1前進或後退一面進給之振動切削，將切屑分斷。切屑之分斷狀況根據主軸11之相位、振動之振幅、前進動作時之進給速度、及後退動作時之進給速度而變化。
圖3模式性例示與振動之週期相關之第一參數之例即切屑長度係數A1為2時，相對於主軸旋轉角度之工具位置。切屑長度係數A1意指振動之1個週期所需之主軸11(正面主軸11A或背面主軸11B)之轉速，亦可稱為1次工具空振所需之主軸旋轉次數。工具空振意指不藉由工具TO1之振動進行工件W1之切削。以下，將工具空振簡單記載為空振。主軸旋轉角度為將工具TO1位於當前位置P1時之旋轉角度設為0°之主軸11之旋轉角度。工具位置為於切削方向(進給軸F1)上將位於當前位置P1時之位置設為0之工具TO1之控制位置。自當前位置P1朝向終點P2之兩點鏈線之直線顯示非振動切削之通常切削時之工具位置201。自當前位置P1朝向終點P2之實線曲線顯示振動切削時之工具位置202。於圖3之下部，顯示相對於主軸旋轉角度之工具位置之1個振動週期量之放大圖。 由於圖3所示之工具位置為NC裝置70之控制位置，故實際之工具位置因伺服系統之應答延遲等而與圖示之位置產生偏移。圖4～8所示之工具位置亦同樣。另，圖3等所示之具體之數值僅為例。
圖3所示之振動意指交替重複工具TO1沿切削方向朝向工件W1之前進動作M1、及與該前進動作M1為相反方向之後退動作M2。NC裝置70於切削工件W1時，以伴隨包含前進動作M1與後退動作M2之振動之方式控制工具TO1之進給移動。相對於主軸旋轉角度之工具位置之曲線包含自前進動作M1變化為後退動作M2之第一變化點C1、及自後退動作M2變化為前進動作M1之第二變化點C2。於圖3所示之例中，顯示出於通常切削進給重疊三角波狀之振動之波形，作為相對於主軸旋轉角度之工具位置之波形。
於圖3中，通常切削進給速度F為進行通常切削而非振動切削時之工具TO1之進給速度，即工具TO1之非振動時之進給速度。通常切削進給速度F之單位例如為顯示主軸每旋轉1次之毫米之mm/rev。切屑長度係數A1為工具TO1之振動之1個週期所需之主軸11之轉速，可稱為由主軸11之轉速表示之振動週期。切屑長度係數A1之單位例如為rev。切屑長度係數A1為至少除1 rev外之正數值。前進量D為於振動之每1個週期，工具TO1之位置變化之距離，顯示出各前進動作M1之相對終點位置(第一變化點C1之位置)。前進量D之單位例如為mm。後退量E1為工具TO1之振動之1個週期之後退動作M2之距離，顯示出各後退動作M2之相對終點位置(第二變化點C2之位置)。後退量E1之單位例如為mm。於工具TO1之振動之1個週期，於前進動作時工具TO1移動之距離為D+E1。本具體例中，於A1＞1之情形時，於振動之1個週期，首先對工具TO1進行距離(D+E1)/2之前進動作M1之控制，接著進行後退量E1之後退動作M2之控制，最後進行距離(D+E1)/2之前進動作M1之控制。
為於振動切削時控制工具TO1之位置，需要工具TO1之前進動作時之速度(設為前進動作之進給速度Fd)、及工具TO1之後退動作時之速度(設為後退動作之進給速度B)。因此，可考慮指定速度Fd、B之振動進給指令，例如，圖12所例示之振動進給指令CM2，作為加工程式PR2之指令。此處，假定該振動進給指令具有格式「G*** X(U)_Y(V)_Z(W)_D**_F**_E**_B**_J**」。G後之「***」顯示振動進給指令之序號，「X(U)_Y(V)_Z(W)」顯示終點P2之位置，D後之「**」顯示前進量D之數值，F後之「**」顯示前進動作之進給速度Fd之數值，E後之「**」顯示後退量E1之數值，B後之「**」顯示後退動作之進給速度B之數值，J後之「**」顯示後退位置之待機時間(於圖12中為停留)。 於以上振動進給指令中，至少需藉由試行錯誤地調整前進量D、前進動作之進給速度Fd、後退量E1、及後退動作之進給速度B等多個參數，而設定振動條件。
於本具體例中，藉由設定「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」，而無需前進動作之進給速度Fd或後退動作之進給速度B等參數之試行錯誤調整。以下，詳細說明本具體例之振動切削之控制。
圖3顯示於A1＞1，具體而言A1=2之情形時，於振動之1個週期設定第一變化點C1與第二變化點C2之例。圖4模式性例示於A1=2之情形時，相對於主軸相位之工具位置。為易於理解地顯示，於圖4中以虛線顯示第偶數個週期之工具位置。 為減小施加至進給機構或引導件等機構之負荷，較佳為盡可能減小速度Fd、B、前進量D或後退量E1。於主軸11之相位上工具TO1之移動路徑之峰值(第一變化點C1)與谷值(第二變化點C2)一致之情形時，最有效地進行空振。為使峰值與谷值一致，例如只要自振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度，於-180°之主軸旋轉角度設定峰值，於+180°之主軸旋轉角度設定谷值即可。於A1=2之情形時，若於(2/2)×360-180=180°之主軸旋轉角度設定峰值，於(2/2)×360+180=540°之主軸旋轉角度設定谷值，則如圖4所示，峰值與谷值之主軸相位一致。由於峰值與谷值之主軸旋轉角度之差為360°，且後退量E1大於0，故下一個之第偶數個週期之谷值(第二變化點C2)為較第奇數個週期之峰值(第一變化點C1)稍微後退之位置。藉此，將切屑分斷。又，由於前進動作時之工具位置之變化恆定，故有效地將切屑分斷。
圖5模式性例示於A1=3時，相對於主軸旋轉角度之工具位置。於A1=3之情形時，若於(3/2)×360-180=360°之主軸旋轉角度設定峰值(第一變化點C1)，於(3/2)×360+180=720°之主軸旋轉角度設定谷值(第二變化點C2)，則峰值與谷值之主軸相位一致。藉此，有效地將切屑分斷。 於「切屑長度係數A1」大於1之情形時，不限定於整數。於A1＞3之情形、2＜A1＜3之情形、或1＜A1＜2之情形時，亦可同樣地設定峰值與谷值。但，由於在1＜A1＜2之情形時前進動作之進給速度Fd有時過大，故較佳為A1為2以上。
雖未圖示，但亦可自振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度，於-180°之主軸旋轉角度設定谷值(第二變化點C2)，於+180°之主軸旋轉角度設定峰值(第一變化點C1)。 藉由以上，NC裝置70於A1＞1之情形時，將振動之1個週期內自前進動作M1變化為後退動作M2之第一變化點C1、與振動之1個週期內自後退動作M2變化為前進動作M1之第二變化點C2之主軸旋轉角度之差控制為360°。
另，若A1＞2，則亦可自振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度，於-360°之主軸旋轉角度設定谷值或峰值，於+360°之主軸旋轉角度設定峰值或谷值。若A1＞3，則亦可自振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度，於-540°之主軸旋轉角度設定谷值或峰值，於+540°之主軸旋轉角度設定峰值或谷值。為減少切粉分斷所需之主軸旋轉次數，將切粉分斷得更細，最有效的是：自振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度，於-180°之主軸旋轉角度設定峰值或谷值，於+180°之主軸旋轉角度設定谷值或峰值。
NC裝置70為不自通常切削之指令速度改變進給移動之速度地使工具TO1於切削方向(進給軸F1)上移動，只要以整體上主軸每旋轉1次之工具TO1之移動量與通常切削時之移動量即通常切削進給速度F相同之方式進行控制即可。由於切屑長度係數A1為工具TO1之振動之1個週期所需之主軸11之轉速，故振動之每1個週期之沿切削方向之工具TO1之移動量為A1×F。如圖3、5所示，於工具TO1中，於振動之1個週期，依序進行距離(D+E1)/2之前進動作M1、後退量E1之後退動作M2、及距離(D+E1)/2之前進動作M1之控制。因此，
Figure 02_image001
成立。根據上述式，前進量D由下式表示。
Figure 02_image003
工具TO1之前進動作之進給速度Fd由下式表示。
Figure 02_image005
另，前進動作之進給速度Fd為工具TO1之最大進給速度(設為Fmax)。 工具TO1之後退動作之進給速度B由下式表示。
Figure 02_image007
藉由以上，若NC裝置70受理到A1＞1之情形時切削方向(進給軸F1)上之「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」之輸入，則可根據上述式(1)、(2)、(3)決定前進量D及速度Fd、B。於決定前進量D及速度Fd、B後，NC裝置70可基於切削方向上之前進量D及速度Fd、B，控制工具TO1之進給移動時之位置。因此，可考慮指定「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」之振動進給指令，例如，圖9所例示之振動進給指令CM1，作為加工程式PR2之指令。此處，假定該振動進給指令具有格式「G*** X(U)_Y(V)_Z(W)_A**_F**_E**」。G後之「***」顯示振動進給指令之序號，「X(U)_Y(V)_Z(W)」顯示終點P2之位置，A後之「**」顯示切屑長度係數A1之數值，F後之「**」顯示通常切削進給速度F(於圖9中為至終點為止之進給速度)之數值，E後之「**」顯示後退量E1之數值。
圖6模式性例示NC裝置70基於自振動進給指令CM1求出之前進量D及速度Fd、B，控制工具TO1之進給移動時之位置之狀況。 NC裝置70基於前進量D及速度Fd、B，設定切削方向(進給軸F1)上自當前位置P1重複前進動作M1及後退動作M2直至到達終點P2為止之複數個位置P3，並依序將使工具TO1移動至位置P3之位置指令輸出至伺服放大器31或伺服放大器32。於圖6，以白色圓圈表示各位置P3。設定之位置P3不限定於變化點(第一變化點C1與第二變化點C2)或終點P2，亦可包含前進動作M1或後退動作M2之中途之位置。藉由重複上述位置指令，將工具TO1之進給移動時之位置控制為基於前進量D及速度Fd、B之位置。
根據以上，操作者藉由於加工程式PR2中指定「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」，而可以與通常切削相同之加工時間實施振動切削。此處，若「切屑長度係數A1」變大，則切屑變長，另一方面，振幅變小。「切屑長度係數A1」與「後退量E1」之較佳之值依存於使工具TO1移動之伺服系統之追隨性，由每單位時間之主軸轉速與工具TO1之進給速度決定。因此，如圖10所例示，對於「切屑長度係數A1」與「後退量E1」之組合，預先準備與「每單位時間之主軸轉速S」及「通常切削進給速度F」相應之目標值作為資訊表格TA1，藉此，操作者可容易地指定「切屑長度係數A1」與「後退量E1」。如圖10所示，於資訊表格TA1中，A1、E1之複數個組合與S、F之各組合建立對應。若將識別A1、E1之組合之識別序號設為j，則圖10例如顯示以A1=a1j及E1=e1j表示之複數個組合與S=S1及F=F1之組合建立對應。圖10所示之資訊表格TA1亦可稱為用以輸出對於「每單位時間之主軸轉速S」及「通常切削進給速度F」之輸入之「切屑長度係數A1」與「後退量E1」之推薦之複數個組合之資訊表格。當然，A1、E1之組合之數量有限。
因此，可於決定「每單位時間之主軸轉速S」與「通常切削進給速度F」後，自資訊表格TA1選擇「切屑長度係數A1」與「後退量E1」之組合。細節參考圖9予以後述，但藉由將資訊表格TA1預先存儲於NC裝置70之RAM73，NC裝置70可根據「每單位時間之主軸轉速S」及「通常切削進給速度F」提示「切屑長度係數A1」及「後退量E1」之推薦值。
圖7模式性例示於切屑長度係數A1，即切屑長度係數A1為2/3之情形時，相對於主軸旋轉角度之工具位置。本具體例中，於0＜A1＜1之情形時，於振動之1個週期，對工具TO1，於前半進行距離(D+E1)之前進動作M1之控制，於後半進行後退量E1之後退動作M2之控制。圖8模式性例示於A1=2/3之情形時相對於主軸相位之工具位置。 於0＜A1＜1之情形時，為有效地實現空振，以A1=2/3、2/5、2/7、……，即分母為3以上之奇數且分子為2之方式限制「切屑長度係數A1」。為於主軸11之相位上使峰值(第一變化點C1)與谷值(第二變化點C2)一致，例如只要於振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度設定峰值，於振動之1個週期之最後(A1)之主軸旋轉角度設定谷值即可。於A1=2/3之情形時，若於(2/3)/2×360=120°之主軸旋轉角度設定峰值，於(2/3)×360=240°之主軸旋轉角度設定谷值，則如圖8所示，峰值與谷值之主軸相位一致。峰值與谷值一致之主軸相位為120°、240°、及360°。
於A1=2/5之情形時，若於(2/5)/2×360=72°之主軸旋轉角度設定峰值，於(2/5)×360=144°之主軸旋轉角度設定谷值，則峰值與谷值之主軸相位一致。峰值與谷值一致之主軸相位為72°、144°、216°、288°、及360°。 「切屑長度係數A1」可為2/7以下。但，於A1＜2/3之情形時，基於伺服系統對控制之追隨性之點，有時必須將工具TO1之進給速度或每單位時間之主軸11之轉速設得非常低，故A1較佳為2/3。
雖未圖示，但亦可於振動之1個週期之中間(A1/2)之主軸旋轉角度設定谷值，於振動之1個週期之最後(A1)之主軸旋轉角度設定峰值。 藉由以上，NC裝置70於「切屑長度係數A1」之分母為3以上之奇數且「切屑長度係數A1」之分子為2之情形時，將於振動之1個週期內自前進動作M1變化為後退動作M2之第一變化點C1、與於振動之1個週期內自後退動作M2變化為前進動作M1之第二變化點C2之主軸旋轉角度之差控制為{(A1/2)×360}°。
NC裝置70為於切削方向(進給軸F1)上使工具TO1不自通常切削之指令速度改變進給移動之速度地移動，只要以整體上主軸每旋轉1次之工具TO1之移動量與通常切削時之移動量即通常切削進給速度F相同之方式進行控制即可。如上所述，振動之每1個週期之沿切削方向之工具TO1之移動量為A1×F。如圖7、8所示，對於工具TO1中，於振動之1個週期，依序進行距離(D+E1)之前進動作M1、及後退量E1之後退動作M2之控制。因此， Ａ１×Ｆ＝（Ｄ＋Ｅ１）－Ｅ１ 成立。根據上述式，前進量D由下式表示。 Ｄ＝Ａ１×Ｆ　…（４）
工具TO1之前進動作之進給速度Fd由下式表示。
Figure 02_image009
此處，前進動作之進給速度Fd亦為工具TO1之最大進給速度Fmax。 工具TO1之後退動作之進給速度B由下式表示。
Figure 02_image011
藉由以上，若NC裝置70受理A1＜1之情形時切削方向(進給軸F1)上之「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」之輸入，則可根據上述式(4)、(5)、(6)決定前進量D及速度Fd、B。於決定前進量D及速度Fd、B後，NC裝置70可基於切削方向上之前進量D及速度Fd、B，控制工具TO1之進給移動時之位置。如圖6所示，NC裝置70基於前進量D及速度Fd、B，設定切削方向上自當前位置P1重複前進動作M1及後退動作M2直至到達終點P2為止之複數個位置P3，並依序將使工具TO1移動至位置P3之位置指令輸出至伺服放大器31或伺服放大器32。藉由重複上述位置指令，將工具TO1之進給移動時之位置控制為基於前進量D及速度Fd、B之位置。
且說，基於防止工具TO1之崩刃或熔接等點，工具TO1之進給速度為選定工具TO1時之重要之切削條件之一。進給速度由工具廠商提示目標之適當值，且根據工件之材質、工具之材質、種類等而不同。由於執行上述之振動進給指令CM1之NC裝置70將振動切削時之加工時間設為與通常切削時之加工時間相同，且自F、A1、E1之參數自動計算前進量D及速度Fd、B，故計算出之前進動作之進給速度Fd大於通常切削進給速度F。由於操作者不知道最大進給速度Fmax即前進動作之進給速度Fd，故無法適當選定工具TO1，無法適當設定用於振動切削之參數。 因此，於本具體例中，為支援振動進給指令CM1之製作，藉由將表示與F、A1、E1之參數相應之最大進給速度Fmax之值顯示於顯示部82(參考圖2)，而使工具選定容易化，使F、A1、E1之參數設定容易化。
圖9模式性例示振動進給指令CM1之設定畫面。NC裝置70於輸入部81中自未圖示之選單受理顯示支援振動進給指令CM1之製作之畫面501之指示時，進行將圖9所示之畫面501顯示於顯示部82之處理。 圖9所示之畫面501具有主軸轉速輸入欄511、移動距離輸入欄512、至終點為止之進給速度輸入欄513、切屑長度係數輸入欄514、後退量輸入欄515、指令輸入欄516、格式切換按鈕521、Fmax值預測按鈕522、分斷檢查按鈕523、指令拷貝按鈕524、推薦值設定按鈕525、振動波形顯示欄530等。
可於主軸轉速輸入欄511，輸入「每單位時間之主軸轉速S」。「每單位時間之主軸轉速S」之單位例如為rev/min。可於移動距離輸入欄512，輸入執行振動進給指令CM1過程中使工具TO1沿切削方向(進給軸F1)自移動開始位置移動至移動終點位置之總距離即「移動距離W」。「移動距離W」之單位例如為mm。另，「移動距離W」與振動進給指令CM1包含之終點「X(U)_Y(V)_Z(W)」之W不同。至終點為止之進給速度輸入欄513可輸入「通常切削進給速度F」。「通常切削進給速度F」之單位例如為mm/rev。切屑長度係數輸入欄514可輸入「切屑長度係數A1」。「切屑長度係數A1」」之單位例如為rev。另，於圖9，顯示為「切屑長度係數A」。圖11亦同樣。後退量輸入欄515可輸入「後退量E1」。「後退量E1」之單位例如為mm。另，於圖9，顯示為「後退量E」。圖11、12亦同樣。 操作者可藉由操作推薦值設定按鈕525，於切屑長度係數輸入欄514顯示「切屑長度係數A1」之推薦值，於後退量輸入欄515顯示「後退量E1」之推薦值。為顯示該等推薦值，將圖10所示之資訊表格TA1存儲於RAM73，NC裝置70進行以下所示之處理。
NC裝置70於輸入部81中受理推薦值設定按鈕525之操作時，將資訊表格TA1中與輸入至主軸轉速輸入欄511之「每單位時間之主軸轉速S」及輸入至進給速度輸入欄513之「通常切削進給速度F」之組合建立對應之「切屑長度係數A1」與「後退量E1」之組合之一者顯示於切屑長度係數輸入欄514與後退量輸入欄515。於在資訊表格TA1中具有複數個與S、F之組合建立對應之A1、E1之組合之情形時，NC裝置70於每受理推薦值設定按鈕525之操作時切換A1、E1之組合將之顯示於切屑長度係數輸入欄514與後退量輸入欄515。當然，NC裝置70可於將「切屑長度係數A1」之推薦值顯示於切屑長度係數輸入欄514之狀態下受理「切屑長度係數A1」之變更，且可於將「後退量E1」之推薦值顯示於後退量輸入欄515之狀態下受理「後退量E1」之變更。
於上述之輸入欄(511～515)中輸入有值之狀態下，操作者可藉由操作Fmax值預測按鈕522，而顯示表示與F、A1、E1之參數相應之最大進給速度Fmax及切削時間(設為CT)之值。最大進給速度Fmax之單位例如為mm/rev。切削時間CT為依照振動進給指令CM1，伴隨自當前位置P1至終點P2(參考圖3)之振動之工具TO1之進給移動之時間。於每單位時間之主軸轉速S之單位為rev/min之情形時，切削時間CT之單位為min。
NC裝置70於輸入部81中受理Fmax值預測按鈕522之操作時，首先基於切削方向(進給軸F1)上之「通常切削進給速度F」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」求出工具TO1之「最大進給速度Fmax」。 於A1＞1之情形時，自根據F、A1、E1之參數求出前進動作之進給速度Fd之上述式(2)，以下式表示最大進給速度Fmax。
Figure 02_image013
於A1＜1之情形時，自根F、A1、E1之參數求出前進動作之進給速度Fd之上述式(5)，以下式表示最大進給速度Fmax。
Figure 02_image015
又，NC裝置70基於切削方向上之「每單位時間之主軸轉速S」、「移動距離W」、及「通常切削進給速度F」求出振動進給指令CM1之「切削時間CT」。「切削時間CT」由下式表示。
Figure 02_image017
NC裝置70於依照上述式(7)或上述式(8)算出最大進給速度Fmax，依照上述式(9)算出切削時間CT後，作為預測結果顯示於圖9所示之畫面502。NC裝置70例如以mm/rev單位顯示表示最大進給速度Fmax之數值，以分與秒顯示表示切削時間CT之數值。 藉由以上，將輸入欄(511～515)之值中未知之表示最大進給速度Fmax及切削時間CT之值顯示於顯示部82。操作者可藉由瀏覽表示切削時間CT之值，而容易地掌握振動進給指令CM1是否為期望之切削時間CT。又，操作者可藉由瀏覽表示最大進給速度Fmax之值，而容易地選定用於振動切削之工具TO1，可容易地設定用於振動切削之參數。
又，NC裝置70基於F、A1、E1之參數，將相對於主軸相位之工具位置之振動波形顯示於振動波形顯示欄530。互不相同之主軸旋轉角度下振動波形重疊之部位為切屑之分斷區域。
操作者可藉由操作指令拷貝按鈕524，於指令輸入欄516輸入振動進給指令CM1。NC裝置70於輸入部81中受理指令拷貝按鈕524之操作時，基於F、A1、E1之參數製作振動進給指令CM1，並顯示於指令輸入欄516。再者，NC裝置70進行將輸入至指令輸入欄516之振動進給指令CM1組入加工程式PR2之處理。
有考慮操作者瀏覽所顯示之最大進給速度Fmax後，結果欲根據工具TO1之切削條件變更最大進給速度Fmax之情形。例如，於最大進給速度Fmax超過手持之工具TO1之進給速度之上限之情形時，考慮配合工具TO1之進給速度之上限減慢最大進給速度Fmax。又，於欲提高工具TO1之長壽性之情形，或欲提高工件W1之面粗度(表面粗糙度)之情形時，亦考慮減慢最大進給速度Fmax。當最大進給速度Fmax變慢時，切削時間CT延遲。反之，於最大進給速度Fmax較工具TO1之進給速度之上限慢之情形時，亦考慮藉由於不超過工具TO1之進給速度之上限之範圍內加快最大進給速度Fmax而縮短切削時間CT。 又，有考慮操作者欲知曉切削時間CT因最大進給速度Fmax改變而改變多少之情形。
因此，於本具體例中，藉由將變更表示所顯示之最大進給速度Fmax之值之畫面502(參考圖11)顯示於顯示部82，而使最大進給速度Fmax之變更容易。
圖11模式性例示受理最大進給速度Fmax之變更之畫面502。例如，NC裝置70於輸入部81中受理到於圖9所示之畫面501中與預測結果之顯示一起顯示詢問「是否變更最大進給速度Fmax？」之未圖示之對話框，並切換畫面之操作之情形時，可將圖11所示之畫面502顯示於顯示部82。又，NC裝置70可於輸入部81中受理到設置於圖9所示之畫面501之未圖示之畫面切換按鈕之操作之情形時，將圖11所示之畫面502顯示於顯示部82。 圖11所示之畫面502代替圖9所示之至終點為止之進給速度輸入欄513而具有最大進給速度輸入欄517，代替Fmax值預測按鈕522而具有F值預測按鈕526。NC裝置70於主軸轉速輸入欄511、移動距離輸入欄512、切屑長度係數輸入欄514、及後退量輸入欄515中，顯示於圖9所示之畫面501中輸入之值。由於不進行於切屑長度係數輸入欄514與後退量輸入欄515顯示推薦值之處理，故於畫面502無推薦值設定按鈕525。NC裝置70於最大進給速度輸入欄517中，顯示圖9所示之最大進給速度Fmax之值，並於輸入部81中受理變更最大進給速度Fmax之操作。因此，操作者可配合工具TO1等變更最大進給速度Fmax。
於上述之輸入欄(511、512、517、514、515)中輸入有值之狀態下，操作者可藉由操作F值預測按鈕526，顯示表示與Fmax、A1、E1之參數相應之通常切削進給速度F及切削時間CT之值。
NC裝置70於輸入部81中受理F值預測按鈕526之操作時，首先基於切削方向(進給軸F1)上之「最大進給速度Fmax」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」求出工具TO1之「通常切削進給速度F」。 於A1＞1之情形時，根據上述式(7)，依以下式表示通常切削進給速度F。
Figure 02_image019
於A1＜1之情形時，根據上述式(8)，依以下式表示通常切削進給速度F。
Figure 02_image021
又，NC裝置70基於切削方向上之「每單位時間之主軸轉速S」、「移動距離W」、及變更後之「通常切削進給速度F」求出振動進給指令CM1之「切削時間CT」。「切削時間CT」由下式表示。
Figure 02_image023
變更後之「通常切削進給速度F」基於變更後之「最大進給速度Fmax」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」算出。因此，變更後之切削時間CT基於變更後之「最大進給速度Fmax」、「切屑長度係數A1」、及「後退量E1」算出。
NC裝置70於根據上述式(10)或上述式(11)算出通常切削進給速度F，並根據上述式(12)算出切削時間CT後，作為預測結果顯示於圖11所示之畫面502。NC裝置70例如以mm/rev單位顯示將變更後之通常切削進給速度F作為「至終點為止之進給速度F」表示該通常切削進給速度F之數值，以分與秒顯示表示變更後之切削時間CT之數值。於圖9、11所示之例中，顯示最大進給速度Fmax自0.07 mm/rev變更為0.05 mm/rev，結果，通常切削進給速度F自0.03 mm/rev變更為0.02 mm/rev。 藉由以上，將輸入欄(511、512、517、514、515)之值中未知之表示通常切削進給速度F及切削時間CT之值顯示於顯示部82。操作者可配合工具TO1等變更最大進給速度Fmax，且可確認通常切削進給速度F。又，操作者可藉由瀏覽表示變更後之切削時間CT之值，確認於變更後之最大進給速度Fmax下，伴隨振動之工具TO1之進給移動之切削時間CT。
操作者可藉由操作指令拷貝按鈕524，於指令輸入欄516輸入振動進給指令CM1。NC裝置70於輸入部81中受理指令拷貝按鈕524之操作時，基於變更後之「通常切削進給速度F」、輸入至切屑長度係數輸入欄514之「切屑長度係數A1」、及輸入至後退量輸入欄515之「後退量E1」，製作振動進給指令CM1，並顯示於指令輸入欄516。又，NC裝置70進行將輸入至指令輸入欄516之振動進給指令CM1組入加工程式PR2之處理。
另，NC裝置70於輸入部81中受理到於圖11所示之畫面502中與預測結果之顯示一起顯示詢問「是否變更通常切削進給速度F？」之未圖示之對話框，並切換畫面之操作之情形時，可將圖9所示之畫面501顯示於顯示部82。又，NC裝置70可於輸入部81中受理到設置於圖11所示之畫面502之未圖示之畫面切換按鈕之操作之情形時，將圖9所示之畫面501顯示於顯示部82。
於圖9、11所示之畫面501、502中，操作者可藉由操作格式切換按鈕521，製作圖12所例示之振動進給指令CM2。圖12模式性例示振動進給指令CM2之設定畫面。NC裝置70於輸入部81中受理圖9、11所示之格式切換按鈕521之操作時，進行將圖12所示之畫面503顯示於顯示部82之處理。 圖12所示之畫面503具有主軸轉速輸入欄511、移動距離輸入欄512、前進量輸入欄541、前進動作之進給速度輸入欄542、後退量輸入欄515、後退動作之進給速度輸入欄543、後退位置之待機時間輸入欄544、指令輸入欄516、格式切換按鈕521、切削時間預測按鈕527、分斷檢查按鈕523、指令拷貝按鈕524、振動波形顯示欄530等。
於前進量輸入欄541，可輸入「前進量D」。「前進量D」之單位例如為mm。於前進動作之進給速度輸入欄542，可輸入最大進給速度Fmax即「前進動作之進給速度Fd」。「前進動作之進給速度Fd」之單位例如為mm/rev。另，圖12所示之「F」顯示最大進給速度Fmax即「前進動作之進給速度Fd」，而非圖9、11所示之「至終點為止之進給速度F」。於後退動作之進給速度輸入欄543，可輸入「後退動作之進給速度B」。「後退動作之進給速度B」之單位例如為mm/rev。於後退位置之待機時間輸入欄544，可輸入「後退位置之待機時間J」(於圖12中為後退位置之停留J)。「後退位置之待機時間J」之單位例如為min。
於後述之輸入欄(511、512、515、541～544)中輸入有值之狀態下，操作者可藉由操作切削時間預測按鈕527，顯示表示依照振動進給指令CM2伴隨自當前位置至終點之振動之工具TO1之進給移動之切削時間CT之值。
NC裝置70於輸入部81中受理切削時間預測按鈕527之操作時，基於切削方向(進給軸F1)上之「每單位時間之主軸轉速S」、「移動距離W」、「前進量D」、「前進動作之進給速度Fd」、「後退量E1」、「後退動作之進給速度B」、及「後退位置之待機時間J」，求出振動進給指令CM2之「切削時間CT」。「切削時間CT」由下式表示。 [數1]
Figure 02_image025
NC裝置70於根據上述式(13)算出切削時間CT後，於圖12所示之畫面503，作為預測結果顯示表示切削時間CT之數值。
藉由以上，將輸入欄(511、512、515、541～544)之值中未知之表示切削時間CT之值顯示於顯示部82。操作者可藉由瀏覽表示切削時間CT之值，而容易地掌握振動進給指令CM2是否為期望之切削時間CT。
由於振動進給指令CM2需由操作者設定D、Fd、E1、B、J之參數，故不知道D、Fd、E1、B、J之參數是否滿足將切屑分斷之條件。因此，操作者可藉由操作分斷檢查按鈕523，確認D、Fd、E1、B、J之參數是否滿足將切屑分斷之條件。 例如，NC裝置70於輸入部81中受理分斷檢查按鈕523之操作時，可基於D、Fd、E1、B、J之參數，將相對於主軸相位之工具位置之振動波形顯示於振動波形顯示欄530。NC裝置70可於在互不相同之主軸旋轉角度存在振動波形重疊之部位之情形時，將切屑之分斷區域顯示於振動波形顯示欄530。操作者可藉由瀏覽切屑之分斷區域，確認D、Fd、E1、B、J之參數滿足將切屑分斷之條件。於未顯示切屑之分斷區域之情形時，操作者可確認D、Fd、E1、B、J之參數不滿足將切屑分斷之條件。
另，NC裝置70於輸入部81中受理圖12所示之格式切換按鈕521之操作時，進行將圖9所示之畫面501顯示於顯示部82之處理。
如以上所說明，由於將具有F、A1、E1之參數之振動進給指令CM1中沒有之表示最大進給速度(Fmax)之值顯示於畫面501(參考圖9)，故操作者可容易地選定用於振動切削之工具TO1，可容易地設定用於振動切削之參數。又，操作者可於欲變更最大進給速度Fmax之情形時變更最大進給速度Fmax(參考圖11)，並可確認變更後之通常切削進給速度F及切削時間CT。再者，由於將自具有D、Fd、E1、B、J之參數之振動進給指令CM2難以理解之表示切削時間CT之值顯示於畫面503(參考圖12)，故操作者亦可於振動進給指令CM2中確認切削時間CT。
(3)變化例： 本發明考慮各種變化例。 例如，沿切削方向移動之驅動對象不限定於工具TO1，亦可為固持工件W1之主軸11，又可為工具TO1與主軸11之兩者。於驅動對象為主軸11之情形時，NC裝置70只要於切削工件W1時，以沿切削方向伴隨振動之方式控制主軸11之進給移動即可。於驅動對象為工具TO1與主軸11兩者之情形時，NC裝置70只要於切削工件W1時，以沿切削方向伴隨振動之方式控制工具TO1與主軸11兩者之進給移動即可。
振動切削條件設定裝置亦可設置於電腦100(參考圖1)而非工具機。該情形時，顯示裝置106為顯示部U3之例，CPU101、ROM102、RAM103、記憶裝置104、及輸入裝置105為控制部U4之例。包含振動切削條件設定裝置3之電腦100可連接於工具機1，但亦可為未連接於工具機1之狀態。
顯示於圖9所示之畫面501之表示變更後之「最大進給速度Fmax」之值可為「最大進給速度FmaxF」相對於「通常切削進給速度F」之比(包含百分率。)、或「通常切削進給速度F」與「最大進給速度FmaxF」之差。該情形時，操作者可相對掌握「最大進給速度Fmax」。 顯示於圖11所示之畫面502之表示變更後之「通常切削進給速度F」之值可為變更後之「通常切削進給速度F」相對於變更前之「通常切削進給速度F」之比(包含百分率。)、或變更前之「通常切削進給速度F」與變更後之「通常切削進給速度F」之差。該情形時，操作者可相對掌握因「最大進給速度Fmax」之變更引起之「通常切削進給速度F」之變化。 顯示於圖11所示之畫面502之表示變更後之「切削時間CT」之值可為變更後之「切削時間CT」相對於變更前之「切削時間CT」之比(包含百分率。)、或變更前之「切削時間CT」與變更後之「切削時間CT」之差。該情形時，操作者可相對掌握因「最大進給速度Fmax」之變更引起之「切削時間CT」之變化。
於圖9、11所示之畫面501、502中，NC裝置70可受理變更切削時間CT之操作。該情形時，NC裝置70可基於變更前後之切削時間CT求出通常切削進給速度F及最大進給速度Fmax，並將求出之通常切削進給速度F及最大進給速度Fmax顯示於畫面501、502。例如，NC裝置70可於輸入部81中受理到設置於畫面501、502之未圖示之切削時間變更按鈕之操作之情形時，於輸入部81中受理變更後之切削時間(設為CTa)之輸入。
此處，將變更前之切削時間設為CTb，將變更後之通常切削進給速度設為Fa，將變更前之通常切削進給速度設為Fb。變更後之通常切削進給速度Fa可根據下式算出。 Ｆａ＝（ＣＴｂ／ＣＴａ）×Ｆｂ　…（１４） NC裝置70可將求出之變更後之通常切削進給速度Fa顯示於畫面501之至終點為止之進給速度輸入欄513或畫面502之預測結果。
變更後之最大進給速度(設為Famax)可根據上述之式(7)、(8)，依照下式算出。 於A1＞1之情形時，
Figure 02_image027
於A1＜1之情形時，
Figure 02_image029
NC裝置70可將求出之變更後之最大進給速度Famax顯示於畫面501之預測結果或畫面502之最大進給速度輸入欄517。
由於操作者可確認藉由變更切削時間CT而變化之通常切削進給速度F或最大進給速度Fmax，故可容易地選定用於振動切削之工具TO1，可容易地設定用於振動切削之參數。 另，NC裝置70可不使變更後之最大進給速度Famax顯示於畫面501、502而使變更後之通常切削進給速度Fa顯示於畫面501、502，亦可不使變更後之通常切削進給速度Fa顯示於畫面501、502而使變更後之最大進給速度Famax顯示於畫面501、502。
如圖13所例示，本技術亦可應用於在通常切削進給重疊正弦波狀之振動之波形，作為相對於主軸旋轉角度之工具位置之波形。圖13模式性顯示相對於主軸旋轉角度之工具位置之另一例。於圖13中，以虛線顯示通常切削進給速度F之成分，以細小之點狀虛線顯示最大進給速度Fmax。 自圖13所示之波形去除通常切削進給速度F之成分之正弦波之週期為A2，振幅為E2。因此，週期A2為與振動之週期相關之第一參數之例，振幅E2為與振動之振幅相關之第二參數之例。圖13所示之正弦波之自谷值C4朝向峰值C3之中間點C5之傾斜度顯示最大進給速度Fmax。因此，藉由將中間點C5之主軸旋轉角度代入將自主軸旋轉角度算出工具位置之式進行微分之進給速度式，而求出最大進給速度Fmax。
NC裝置70(或電腦100)只要進行將與圖9所示之畫面501類似之畫面顯示於顯示部U3，受理通常切削進給速度F、週期A2、及振幅E2之處理即可。NC裝置70只要進行以下處理即可：基於通常切削進給速度F、週期A2、及振幅E2，藉由上述之計算方法算出最大進給速度Fmax，將算出之表示最大進給速度Fmax之值顯示於顯示部U3。 藉由以上，由於顯示受理之設定中未知之表示最大進給速度Fmax之值，故操作者可藉由瀏覽表示最大進給速度Fmax之值，容易地選定用於振動切削之工具TO1，可容易地設定用於振動切削之參數。
又，NC裝置70可將與圖11所示之畫面502類似之畫面顯示於顯示部U3，並基於變更後之最大進給速度Fmax、週期A2、及振幅E2，藉由進行上述之計算之逆運算而變更通常切削進給速度F。NC裝置70可根據上述之式(12)求出切削時間CT，並將變更後之通常切削進給速度F及切削時間CT顯示於顯示部U3。 藉由以上，由於可確認變更後之通常切削進給速度F及切削時間CT，故通常切削進給速度F等參數之設定變得容易。
(4)總結： 如以上所說明，根據本發明，可提供一種藉由各種態樣，使用於振動切削之工具之選定或參數之設定容易化之技術等。當然，即便為僅包含獨立技術方案之構成要件之技術，亦可獲得上述之基本之作用、及效果。 又，亦可實施將上述之例中所揭示之各構成互相置換或變更組合之構成、將眾所周知之技術及上述之例中所揭示之各構成互相置換或變更組合之構成等。本發明亦包含該等構成等。
1:工具機 3:振動切削條件設定裝置 10:主軸台 10A:正面主軸台 10B:背面主軸台 11:主軸 11A:正面主軸 11B:背面主軸 12:固持部 12A, 12B:固持部 13A, 13B:馬達 14:主軸台驅動部 14A:正面主軸台驅動部 14B:背面主軸台驅動部 20:刀具台 31, 32:伺服放大器 33, 34:伺服馬達 35, 36:編碼器 70: NC裝置 71: CPU 72: ROM 73: RAM 74:時鐘電路 75: I/F 80:操作部 81:輸入部 82:顯示部 100:電腦 101: CPU 102: ROM 103: RAM 104:記憶裝置 105:輸入裝置 106:顯示裝置 107:聲音輸出裝置 108: I/F 109:時鐘電路 201:通常切削時之工具位置 202:振動切削時之工具位置 501, 502, 503:畫面 511:主軸轉速輸入欄 512:移動距離輸入欄 513:至終點為止之進給速度輸入欄 514:切屑長度係數輸入欄 515:後退量輸入欄 516:指令輸入欄 517:最大進給速度輸入欄 521:格式切換按鈕 522: Fmax值預測按鈕 523:分斷檢查按鈕 524:指令拷貝按鈕 525:推薦值設定按鈕 526: F值預測按鈕 527:切削時間預測按鈕 530:振動波形顯示欄 541:前進量輸入欄 542:前進動作之進給速度輸入欄 543:後退動作之進給速度輸入欄 544:後退位置中之待機時間輸入欄 A:第一參數 A1:切屑長度係數 A1/2:1個週期之中間 A2:週期 AX1:主軸中心線 B:後退動作之進給速度 C1:第一變化點 C2:第二變化點 C3:峰值 C4:谷值 C5:中間點 CM1, CM2:振動進給指令 D:前進量 D+E1:距離 E:第二參數 E1:後退量 F:通常切削進給速度 F1:進給軸 Fa:通常切削進給速度 Fmax:最大進給速度 J:後退位置之待機時間 M1:前進動作 M2:後退動作 P1:當前位置 P2:終點 P3:位置 PR1:控制程式 PR2:加工程式 PR3:支援程式 S:每單位時間之主軸轉速 TA1:資訊表格 TO1:工具 U1:旋轉驅動部 U2:進給驅動部 U3:顯示部 U4:控制部 W:移動距離 W1:工件 (D+E1)/2:距離
圖1係模式性顯示工具機之構成例之圖。 圖2係模式性顯示工具機之電路之構成例之方塊圖。 圖3係模式性顯示於切屑長度係數A1為2時，相對於主軸旋轉角度之工具位置之例之圖。 圖4係模式性顯示於切屑長度係數A1為2時，相對於主軸相位之工具位置之例之圖。 圖5係模式性顯示於切屑長度係數A1為3時，相對於主軸旋轉角度之工具位置之例之圖。 圖6係模式性顯示基於振動進給指令控制工具之進給移動時之位置之例之圖。 圖7係模式性顯示於切屑長度係數A1為2/3時，相對於主軸旋轉角度之工具位置之例之圖。 圖8係模式性顯示於切屑長度係數A1為2/3時，相對於主軸相位之工具位置之例之圖。 圖9係模式性顯示振動進給指令CM1之設定畫面之例之圖。 圖10係模式性顯示資訊表格之構造之例之圖。 圖11係模式性顯示受理最大進給速度Fmax之變更之例之圖。 圖12係模式性顯示振動進給指令CM2之設定畫面之例之圖。 圖13係模式性顯示相對於主軸旋轉角度之工具位置之另一例之圖。
501:畫面
511:主軸轉速輸入欄
512:移動距離輸入欄
513:至終點為止之進給速度輸入欄
514:切屑長度係數輸入欄
515:後退量輸入欄
516:指令輸入欄
521:格式切換按鈕
522:Fmax值預測按鈕
523:分斷檢查按鈕
524:指令拷貝按鈕
525:推薦值設定按鈕
530:振動波形顯示欄
A:第一參數
CM1:振動進給指令
E:第二參數
F:通常切削進給速度
Fmax:最大進給速度
S:每單位時間之主軸轉速
W:移動距離

Claims (4)

  1. 一種用於工具機之振動切削條件設定裝置，該工具機具備：使固持工件之主軸旋轉之旋轉驅動部、及使切削上述工件之工具與上述主軸之至少一者之驅動對象移動之進給驅動部；於切削上述工件時，以伴隨包含上述工具沿切削方向朝向上述工件之前進動作及與該前進動為相反方向之後退動作之振動之方式，控制上述驅動對象之進給移動；且該用於工具機之振動切削條件設定裝置具備： 顯示部；及 控制部，其受理上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與上述振動之週期相關之第一參數(A)、及與上述振動之振幅相關之第二參數(E)，作為用於以伴隨上述振動之方式控制上述驅動對象之進給移動之設定；且 上述控制部 基於上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，求出上述驅動對象之最大進給速度(Fmax)；且 將表示求出之上述最大進給速度(Fmax)之值顯示於上述顯示部。
  2. 如請求項1之用於工具機之振動切削條件設定裝置，其中 上述控制部 受理變更顯示於上述顯示部之上述最大進給速度(Fmax)之操作； 基於變更後之上述最大進給速度(Fmax)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，變更上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)；且 將表示變更後之上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)之值顯示於上述顯示部。
  3. 如請求項1或2之用於工具機之振動切削條件設定裝置，其中 上述控制部 受理變更顯示於上述顯示部之上述最大進給速度(Fmax)之操作； 基於變更後之上述最大進給速度(Fmax)、上述第一參數(A)、及上述第二參數(E)，求出於變更後之上述最大進給速度(Fmax)下，伴隨上述振動之上述驅動對象之進給移動之切削時間(CT)；且 將表示求出之上述切削時間(CT)之值顯示於上述顯示部。
  4. 如請求項1至3中任一項之用於工具機之振動切削條件設定裝置，其中 上述控制部 受理變更伴隨上述振動之上述驅動對象之進給移動之切削時間(CT)之操作； 基於變更後之上述切削時間(CT)，變更上述驅動對象之非振動時之進給速度(F)、與上述最大進給速度(Fmax)之至少一者之進給速度參數；且 將表示變更後之上述進給速度參數之值顯示於上述顯示部。
TW111121006A 2021-06-17 2022-06-07 用於工具機之振動切削條件設定裝置 TW202311880A (zh)

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