WO2024069954A1 - 工作機械の制御装置及び工作機械の表示装置 - Google Patents

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将司 安田
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ファナック株式会社
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    • B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/02—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor on an external or internal cylindrical or conical surface, e.g. on recesses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine

Definitions

  • This disclosure relates to a control device for a machine tool and a display device for a machine tool.
  • the workpiece is machined by oscillating the tool and workpiece relative to each other to prevent chips that are continuously generated during machining from becoming entangled in the workpiece or cutting tool, which could lead to machining defects or machine failure.
  • the phase difference changes depending on the frequency multiplier that is set, but in oscillating machining for thread cutting, the phase difference between the previous pass and the current pass can be arbitrarily determined on the control device side. However, if the frequency of the previous pass and the current pass is not the same, the air cut will not be consistent each time, so for efficiency reasons, the oscillating phase difference is set to 180 degrees.
  • Patent Document 1 sets the oscillation amplitude based on the amount of whiffs, but like the conventional technology, it is based on the premise that the oscillation phase difference between the previous pass and the current pass is 180 degrees, so there is room for improvement in terms of appropriately performing whiffs even when the oscillation phase difference is not 180 degrees.
  • This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a technology that can reliably perform air cutting during thread cutting oscillation processing, regardless of the oscillation phase difference.
  • the present disclosure relates to a control device for a machine tool that performs thread cutting using a cutting tool that oscillates relative to a workpiece
  • the control device for the machine tool comprising: a condition acquisition unit that acquires, as preconditions, one or two pieces of information out of three pieces of information: an oscillation phase difference that acquires the oscillation phase difference between an nth thread cutting pass and a thread cutting pass subsequent to the nth thread cutting pass; information on the amount of cutting in the radial direction of the workpiece; and information on the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece; an air cut amount acquisition unit that acquires a designated air cut amount that indicates the degree of air cut in the oscillation direction; and a machining control unit that determines, based on the preconditions, the information out of the three pieces of information that has not been acquired by the condition acquisition unit, so that the air cut amount based on the nth thread cutting pass and a thread cutting pass subsequent to the nth thread cutting pass becomes the designated air cut amount, and
  • the present disclosure also provides a display device for a machine tool that performs thread cutting using a cutting tool that oscillates relative to a workpiece
  • the display device for the machine tool including: a condition input unit that accepts input of one or two pieces of information as preconditions out of three pieces of information: the oscillation phase difference between the nth thread cutting pass and a thread cutting pass subsequent to the nth thread cutting pass, information on the amount of cutting in the radial direction of the workpiece, and information on the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece; an air cut amount input unit that accepts input of a designated air cut amount that indicates the degree of air cut in the oscillating direction; an information calculation unit that calculates, based on the preconditions, the information out of the three pieces of information that is not accepted by the condition input unit so that the air cut amount based on the nth thread cutting pass and a thread cutting pass subsequent to the nth thread cutting pass becomes the designated air cut amount; and a display unit that displays the information calculated by the information
  • This disclosure provides a technology that can reliably perform air cutting during thread cutting oscillation processing, regardless of the oscillation phase difference.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a control device for a machine tool according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a block diagram showing conditions acquired by a condition acquisition unit of the present embodiment.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a machining program.
  • 1 is a graph showing a positional relationship between a workpiece and a cutting tool.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of a display device of a machine tool according to a modified example.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a machine tool control device 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the machine tool control device 1 according to one embodiment of the present invention is for performing thread cutting using a cutting tool that oscillates radially relative to a workpiece.
  • FIG. 1 only shows a motor 3 that drives one feed axis.
  • the cutting process according to this embodiment is not limited to a specific shape of the workpiece. In other words, it can be applied even when the workpiece has a tapered or arc-shaped portion on the machining surface, requiring multiple feed axes (Z axis and X axis), or when the workpiece is cylindrical or cylindrical and only one specific feed axis (Z axis) is sufficient.
  • the machine tool control device 1 of this embodiment is configured, for example, using a computer equipped with memories such as ROM (read only memory) and RAM (random access memory), a CPU (control processing unit), and a communication control unit, all connected to each other via a bus.
  • the functions and operations of each of the above functional units are achieved by the cooperation of the CPU and memory mounted on the computer, and the control program stored in the memory.
  • the machine tool control device 1 may also be configured with a CNC (Computer Numerical Controller) or a PLC (Programmable Logic Controller), or may be connected to a higher-level computer that outputs machining conditions such as rotation speed in addition to machining programs.
  • the machine tool control device 1 includes a condition acquisition unit 11, an air cut amount acquisition unit 12, a machining control unit 13, a memory unit 14, an input unit 15, and a display unit 16.
  • the condition acquisition unit 11 acquires the machining conditions and oscillation conditions for oscillating the workpiece.
  • the machining conditions and oscillation conditions may be, for example, those stored in the memory unit 14, or may be those output from an external computer.
  • the machining conditions include at least information regarding the relative feed rate per revolution between the cutting tool and the workpiece, and information regarding the shape of the cutting tool cutting edge, as well as information regarding, for example, the spindle rotation speed S (1/min), the feed rate of the cutting tool (mm/min), the workpiece diameter (mm), the clearance angle of the cutting tool (°), etc.
  • Examples of information regarding the relative feed rate per revolution between the cutting tool and the workpiece include the feed rate per revolution F (mm/rev) and a combination of the spindle rotation speed S (1/min) and the feed rate of the cutting tool (mm/min), and examples of information regarding the shape of the cutting tool cutting edge include the radius of the cutting edge (mm).
  • the oscillation conditions include information related to the number of oscillations in the radial direction of the workpiece and information related to the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece.
  • Information related to the number of oscillations in the radial direction of the workpiece includes the oscillation frequency multiplication factor I (times), which indicates the oscillation frequency per one rotation of the spindle.
  • Information related to the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece relative to the cutting tool and workpiece includes the oscillation amplitude multiplication factor K (times), which indicates the magnitude of the oscillation amplitude relative to the amount of cutting depth in the radial direction of the workpiece in thread cutting.
  • the air cut amount acquisition unit 12 acquires a specified air cut amount that is specified in advance by an operator or the like.
  • the air cut amount may be, for example, stored in the memory unit 14, may be acquired from an external computer, or may be input via the input unit 15.
  • the air cut amount referred to here is the air cut amount between the nth thread cutting pass and the thread cutting pass after the nth thread cutting pass (n+1 or later).
  • the air cut amount between the nth thread cutting pass and the n+1th thread cutting pass is used to determine the machining conditions.
  • the air cut amount between the nth thread cutting pass and the n+2th thread cutting pass may also be used to determine the machining conditions.
  • the air cut amount is the distance in the oscillation direction.
  • the workpiece oscillates in the radial direction, so the air cut amount is a numerical value that indicates the degree of air cut in the radial direction of the workpiece.
  • the air cut amount only needs to be an index that indicates the magnitude of the air cut, and may be expressed as the distance in the oscillation direction, an area including the oscillation direction, a level linked to the air cut amount previously determined in a table, or a multiplication factor relative to an arbitrary reference value (such as the cutting depth).
  • the machining control unit 13 controls machining based on the conditions acquired by the condition acquisition unit 11 so that the air cut amount after machining starts becomes the designated air cut amount. Details of machining control by the machining control unit 13 will be described later.
  • the memory unit 14 stores various information for controlling and machining the machine tool.
  • the memory unit 14 stores the machining conditions, oscillation conditions, and air cut amount specified by the operator.
  • the machining conditions, oscillation conditions, and air cut amount are, for example, input by the operator into the machining program or specified as machine tool parameters.
  • the memory unit 14 may be configured to be located outside the control device 1 instead of inside it.
  • the input unit 15 inputs information related to processing in response to an operator's input operation on an input means (not shown), such as a keyboard or a touch panel.
  • the information related to processing input by the input unit 15 is stored in the memory unit 10, etc., or input to each part of the control device 1.
  • the display unit 16 displays various information related to the machine tool, the control device 1, and processing.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the conditions acquired by the condition acquisition unit 11 in this embodiment.
  • the condition acquisition unit 11 includes a phase difference acquisition unit 21 and a cutting depth acquisition unit 22.
  • the phase difference acquisition unit 21 acquires the oscillation phase difference set in the control device 1 of the machine tool as a condition for the thread cutting process.
  • the cutting depth acquisition unit 22 acquires the cutting depth for the thread cutting process as a condition for the thread cutting process.
  • FIG. 4 is a graph showing the positional relationship between the workpiece and the cutting tool T.
  • the machining program shown in FIG. 3 is generated by specifying various information via the input unit 15, etc., by the operator.
  • the graph in Figure 4 shows the positional relationship between the workpiece and the cutting tool T.
  • the machining control unit 13 determines the oscillation amplitude so that the air cut amount between the previous pass, which is the nth cutting pass, and the current pass, which is the (n+1)th cutting pass, becomes the specified air cut amount.
  • the oscillation amplitude is in the same direction as the X-axis direction, which is also the cutting direction of the workpiece.
  • the "S1000 M03" block is a statement that indicates that the spindle is to rotate in the forward direction.
  • the "G8.5 P3L0.02" block contains “L0.02", which indicates the specified air cut amount.
  • the "G92 X10.0 Z10.00 F2.0” block and the “G92 X9.7 Z10.00 F2.0” block indicate the cutting depth from the difference in the X coordinate.
  • the condition acquisition unit 11 of the control device 1 acquires the oscillation phase difference that is held as a setting of the control device 1 of the machine tool.
  • a phase difference of 90 degrees is set in the control device 1.
  • the condition acquisition unit 11 acquires the oscillation phase difference of 90 degrees.
  • the condition acquisition unit 11 also acquires the cutting depth from the machining program.
  • the air cut amount acquisition unit 12 also acquires the designated air cut amount.
  • the air cut amount acquisition unit 12 acquires the designated air cut amount of 0.02 [mm] from "L0.02".
  • the machining control unit 13 uses the following formula to determine the oscillation amplitude for thread cutting based on the oscillation phase difference and cutting depth amount, which are the conditions acquired by the condition acquisition unit 11, and the specified air cut amount acquired by the air cut amount acquisition unit 12.
  • I represents the frequency multiplication factor [times]
  • L represents the specified air cut amount [mm]
  • A represents the oscillation amplitude [mm]
  • ⁇ represents the phase of the workpiece [°] at which the air cut amount becomes L.
  • the processing control unit 13 outputs information indicating the calculated oscillation amplitude to the display unit 16.
  • the display unit 16 communicates the oscillation amplitude to the operator by text information, graphic information, or a combination thereof indicating the oscillation amplitude.
  • the control device 1 for a machine tool that performs thread cutting using a cutting tool T that oscillates relative to a workpiece provides the following effects.
  • the control device 1 of the machine tool includes a condition acquisition unit 11 that acquires one or two pieces of information as preconditions out of three pieces of information: the oscillation phase difference between the nth thread cutting pass and a thread cutting pass after the nth, information on the amount of cutting in the radial direction of the workpiece, and information on the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece; an air cut amount acquisition unit 12 that acquires a designated air cut amount indicating the degree of air cut in the oscillation direction; and a machining control unit 13 that determines the information among the three pieces of information that the condition acquisition unit 11 has not acquired based on preconditions so that the air cut amount based on the nth thread cutting pass and a thread cutting pass after the nth becomes the designated air cut amount, and performs machining control.
  • a condition acquisition unit 11 that acquires one or two pieces of information as preconditions out of three pieces of information: the oscillation phase difference between the nth thread cutting pass and a thread cutting pass after the nth,
  • the target designated air cut amount is set, it is possible to accurately determine whether chip shredding is possible even if the machining conditions change in thread cutting.
  • the margin amount according to the designated air cut amount an appropriate air strike can be achieved even if the oscillation phase difference is not 180 degrees.
  • the condition acquisition unit 11 acquires, as preconditions, the information on the oscillation phase difference and the cutting depth amount out of the three pieces of information, and the machining control unit 13 determines information on the oscillation amplitude based on the information on the oscillation phase difference and the cutting depth amount so that the air cut amount based on the gap between the nth thread cutting machining pass and any thread cutting machining pass after the nth thread cutting machining pass becomes the specified air cut amount.
  • the control device 1 of this embodiment further includes a display unit 16 that outputs information determined by the processing control unit 13. This allows the operator to easily check safety and production plans based on the calculation results of the processing control unit 13, such as the oscillation amplitude.
  • the machining control unit 13 calculates the oscillation amplitude, but it may be configured to determine the amplitude magnification instead of the oscillation amplitude.
  • the amplitude is determined from the cutting depth in the radial direction of the workpiece in the thread cutting process and the amplitude magnification, and control is performed using that amplitude.
  • the machining control unit may be configured to determine information different from the information on the oscillation amplitude depending on the conditions acquired by the condition acquisition unit.
  • the condition acquisition unit may acquire information on the oscillation phase difference and the oscillation amplitude, and the machining control unit may determine information on the cutting amount based on the information on the oscillation phase difference and the oscillation amplitude.
  • the condition acquisition unit may acquire the oscillation phase difference, information on the cutting amount, and specific information that identifies the information on the oscillation amplitude, and the machining control unit may determine information on the cutting amount and information on the oscillation amplitude based on the oscillation phase difference and the specific information.
  • the condition acquisition unit may acquire information on the oscillation amplitude, information on the cutting amount, and specific information that identifies the oscillation phase difference, and the machining control unit may determine information on the cutting amount and the oscillation phase difference based on the information on the oscillation amplitude and the specific information.
  • Specific numerical values can be calculated using, for example, formula (1).
  • the above-mentioned specific information may be, for example, the upper limit of the specified oscillation amplitude, the upper speed limit, the upper acceleration limit, the upper jerk limit, etc.
  • the oscillation amplitude can be uniquely identified by these and the oscillation frequency.
  • the specific information is also set as a recommended value for the oscillation phase difference, and the oscillation phase difference can be uniquely determined even when the setting is to operate at the recommended value.
  • the specific information is also set as an upper limit value for the amount of cutting in the radial direction of the workpiece, and if the amount of cutting in the radial direction of the workpiece is set to always be the upper limit value, the amount of cutting in the radial direction of the workpiece can be uniquely identified.
  • a plurality of these exemplified pieces of specific information may be combined. In this way, the specific information is a rule set in the machine tool, and it is sufficient that the information is one that the machining control unit 13 can identify.
  • the above-mentioned determination method and calculation method are merely examples, and the information required for processing control may be calculated using a method other than the method using the above-mentioned formula.
  • the present disclosure is applied to a control device for a machine tool, but is not limited to this.
  • the present disclosure may also be applied to a display device for a machine tool.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the display device 9 of the machine tool according to the modified example.
  • the display device 9 of the machine tool includes a condition input unit 91, an air cut amount input unit 92, an information calculation unit 93, and a display unit 96.
  • the condition input unit 91 corresponds to the condition acquisition unit 11 in the above embodiment. That is, the condition input unit 91 accepts input of one or two pieces of information as preconditions out of three pieces of information: the oscillation phase difference between the nth thread cutting pass and a thread cutting pass after the nth thread cutting pass, information on the radial cutting depth of the workpiece, and information on the oscillation amplitude in the radial direction of the workpiece.
  • the air cut amount input unit 92 corresponds to the air cut amount acquisition unit 12 in the above embodiment. That is, the air cut amount input unit 92 accepts input of a specified air cut amount that indicates the degree of air cut in the swing direction.
  • the information calculation unit 93 corresponds to a part of the machining control unit 13 in the above embodiment. That is, the information calculation unit 93 calculates, based on preconditions, the information among the three pieces of information that is not accepted by the condition input unit, so that the air cut amount based on the gap between the nth thread cutting machining pass and the thread cutting machining pass after the nth thread cutting pass becomes the specified air cut amount.
  • the display unit 96 corresponds to the display unit 16 in the above embodiment. That is, the display unit 96 displays the information calculated by the information calculation unit 93.
  • the machine tool display device 9 having the above configuration provides the same effects as the machine tool control device 1 according to the above embodiment.

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Abstract

ねじ切り揺動加工において、揺動位相差に関わらず、エアカットを確実に実行できる技術を提供する。工作機械の制御装置１は、揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件として取得する条件取得部１１と、揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量を取得するエアカット量取得部１２と、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、指定エアカット量になるように、３つの情報のうち条件取得部１１が取得していない情報を前提条件に基づいて決定し、加工制御を行う加工制御部１３と、を備える。

Description

工作機械の制御装置及び工作機械の表示装置
　本開示は、工作機械の制御装置及び工作機械の表示装置に関する。
　従来、加工時に連続して発生する切り屑がワークや切削工具に絡まる等して加工不良や機械故障等の原因となるのを回避するべく、工具とワークを相対的に揺動させながらワークを加工している。
　この種の揺動加工において、工具の軌跡である工具経路を前回の工具経路に一部重なるように設定することにより、工具がワークの表面から離れるエアカットと呼ばれる空振りを発生させて切り屑を細断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第６７０９１６３号公報
　ところで、旋削加工のための揺動加工では、設定される周波数倍率によって位相差が変わってくるが、ねじ切り加工のための揺動加工では、前回パスと今回パスの位相差を制御装置側で任意に決めることができる。しかしながら、前回パスと今回パスの周波数が同一でなければエアカットが毎回一定にならないため、効率性を考慮し、揺動位相差を１８０度に設定することが行われている。
　特許文献１に記載される技術では、空振りの量に基づいて揺動振幅を設定しているが、従来技術と同様に、前回パスと今回パスとの揺動位相差が１８０度であることを前提としているため、揺動位相差１８０度以外の場合でも空振りを適切に行うという点で改善の余地があった。
　本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、ねじ切り揺動加工において、揺動位相差に関わらず、エアカットを確実に実行できる技術を提供することを目的とする。
　本開示は、ワークに対して相対的に揺動する切削工具によりねじ切り加工する工作機械の制御装置であって、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差を取得する揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、前記ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件として取得する条件取得部と、揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量を取得するエアカット量取得部と、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、前記指定エアカット量になるように、３つの情報のうち前記条件取得部が取得していない情報を前記前提条件に基づいて決定し、加工制御を行う加工制御部と、を備える、工作機械の制御装置である。
　また本開示は、ワークに対して相対的に揺動する切削工具によりねじ切り加工する工作機械の表示装置であって、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、前記ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件としての入力を受け付ける条件入力部と、揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量の入力を受け付けるエアカット量入力部と、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、前記指定エアカット量になるように、３つの情報のうち前記条件入力部が受け付けていない情報を前記前提条件に基づいて算出する情報算出部と、算出された前記情報算出部の情報を表示する表示部と、を備える工作機械の表示装置である。
　本開示によれば、ねじ切り揺動加工において、揺動位相差に関わらず、エアカットを確実に実行できる技術を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る工作機械の制御装置の機能ブロック図である。 本実施形態の条件取得部が取得する条件を示すブロック図である。 加工プログラムの例を示す図である。 ワークと切削工具の位置関係を示すグラフである。 変形例に係る工作機械の表示装置の機能ブロック図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械の制御装置１の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る工作機械の制御装置１は、ワークに対して径方向に相対的に揺動する切削工具によりねじ切り加工を実行するためのものである。なお、図１では、便宜上、一つの送り軸を駆動するモータ３のみを示している。また、本実施形態に係る切削加工では、ワークの形状は限定されない。即ち、ワークが加工面にテーパ部や円弧状部を有することで複数の送り軸（Ｚ軸及びＸ軸）が必要となる場合でも、ワークが円柱状や円筒状で送り軸が特定の１軸（Ｚ軸）で足りる場合であっても、適用可能である。
　本実施形態の工作機械の制御装置１は、例えば、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read　only　memory）やＲＡＭ（random　access　memory）等のメモリ、ＣＰＵ（control　processing　unit）、及び通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成される。上記各機能部の機能及び動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、及び該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成される。また、工作機械の制御装置１は、ＣＮＣ(Computer　Numerical　Controller)やＰＬＣ（Programmable　Logic　Controller）等で構成されてもよいし、加工プログラムの他、回転速度等の加工条件等を出力する上位のコンピュータに接続されていてもよい。
　図１に示されるように、工作機械の制御装置１は、条件取得部１１と、エアカット量取得部１２と、加工制御部１３と、記憶部１４と、入力部１５と、表示部１６と、を備える。
　条件取得部１１は、ワークを揺動加工するための加工条件及び揺動条件を取得する。加工条件及び揺動条件は、例えば、記憶部１４に記憶されるものを利用してもよいし、外部のコンピュータから出力されたものでもよい。
　ここで、加工条件としては、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報と、切削工具の刃先の形状に関する情報が少なくとも含まれる他、例えば、主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）、切削工具の送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）、ワーク径（ｍｍ）、切削工具の逃げ角（°）等に関する情報が含まれる。なお、切削工具とワークの相対的な１回転あたりの送り量に関する情報としては、毎回転送り量Ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）や、主軸の回転数Ｓ（１／ｍｉｎ）と切削工具の送り速度（ｍｍ／ｍｉｎ）の組合せ等が挙げられ、切削工具の刃先の形状に関する情報としては、刃先のＲ（ｍｍ）が挙げられる。
　また、揺動条件としては、ワークの径方向の揺動数に関する情報と、ワークの径方向の揺動振幅に関する情報が含まれる。ワークの径方向の揺動数に関する情報としては、主軸１回転当たりの揺動周波数を示す揺動周波数倍率Ｉ（倍）が挙げられる。また、切削工具とワークの相対的なワークの径方向における揺動振幅に関する情報としては、ねじ切り加工のワークの径方向における切込み量に対する揺動振幅の大きさを示す揺動振幅倍率Ｋ（倍）が挙げられる。
　エアカット量取得部１２は、オペレータ等によって予め指定された指定エアカット量を取得する。エアカット量は、例えば、記憶部１４に記憶されたものであってもよいし、外部のコンピュータから取得されたものでもよいし、入力部１５を通じて入力されたものであってもよい。
　ここでいうエアカット量は、ｎ回目におけるねじ切り加工パスと、このｎ回目よりも後（ｎ＋１以降）におけるねじ切り加工パスと、の間のエアカット量である。本実施形態では、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ＋１回目のねじ切り加工パスとの間のエアカット量が加工条件の決定のために用いられる。なお、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ＋２回目のねじ切り加工パスとの間のエアカット量を加工条件の決定のために用いてもよい。
　本実施形態のエアカット量は、揺動方向の距離が用いられる。本実施形態では、ワークの径方向に揺動するので、エアカット量は、ワークの径方向におけるエアカットの程度を示す数値となる。エアカット量は、エアカットの大きさを示す指標であればよく、揺動方向の距離であってもよいし、揺動方向を含む面積、あるいはあらかじめテーブルで定められたエアカット量に紐づくレベル、あるいは任意の基準値(例えば切込み量など)に対する倍率で表現されてもよい。
　加工制御部１３は、加工開始後のエアカット量が指定エアカット量になるように、条件取得部１１が取得した条件に基づいて加工制御を行う。加工制御部１３による加工制御の詳細については後述する。
　記憶部１４は、工作機械の制御や加工のための種々の情報を記憶する。本実施形態では、記憶部１４は、加工条件、揺動条件及びオペレータに指定されたエアカット量を記憶する。加工条件、揺動条件及びエアカット量は、例えば、オペレータによって加工プログラムに入力されたものや工作機械のパラメータとして指定されるものである。なお、記憶部１４は、制御装置１の内部ではなく、外部に配置される構成であってもよい。
　入力部１５は、例えばキーボードやタッチパネル等の入力手段（不図示）に対するオペレータの入力操作に応じて、加工に関する情報を入力する。入力部１５により入力された加工に関する情報は、記憶部１０等に記憶されたり、制御装置１の各部に入力されたりする。
　表示部１６は、工作機械、制御装置１及び加工に関する各種の情報を表示する。
　次に、図２を参照して条件取得部１１が取得する条件及び加工制御部１３による加工制御について説明する。図２は、本実施形態の条件取得部１１が取得する条件を示すブロック図である。
　図２に示されるように、条件取得部１１は、位相差取得部２１と、切込み量取得部２２と、を備える。位相差取得部２１は、工作機械の制御装置１に設定される揺動位相差をねじ切り加工の条件として取得する。切込み量取得部２２は、ねじ切り加工の切込み量をねじ切り加工の条件として取得する。
　次に、本実施形態の制御装置１による制御例について説明する。図４は、ワークと切削工具Ｔの位置関係を示すグラフである。図３に示す加工プログラムは、入力部１５等を通じて各種の情報がオペレータによって指定されたものである。
　図４のグラフには、ワークと切削工具Ｔの位置関係が示される。加工制御部１３は、ｎ回目の切削パスである前回パスとｎ＋１回目の切削パスである今回パスの間のエアカット量が指定エアカット量になるように揺動振幅を決定する。揺動振幅は、ワークの切込み方向でもあるＸ軸方向と同じ方向である。
　図３の加工プログラムのうち、「Ｓ１０００ Ｍ０３」のブロックは、主軸を正回転させることを示す記述である。「Ｇ８．５ Ｐ３Ｌ０．０２」のブロックには、指定エアカット量を示す「Ｌ０．０２」が記述される。「Ｇ９２ Ｘ１０．０ Ｚ１０．００ Ｆ２．０」のブロック及び「Ｇ９２ Ｘ９．７ Ｚ１０．００ Ｆ２．０」のブロックからは、Ｘ座標の差分から切込み量を取得することができる。
　加工運転が開始されると、制御装置１の条件取得部１１が、工作機械の制御装置１の設定として保持される揺動位相差を取得する。今回の例では、制御装置１に位相差９０度が設定されている。条件取得部１１は、揺動位相差９０度を取得する。
　また、条件取得部１１は、加工プログラムから切込み量を取得する。図３の例では、「Ｘ１０．０」及び「Ｘ９．７」から１０．０－９．７＝０．３[ｍｍ]を切込み量として算出し、取得する。また、エアカット量取得部１２が指定エアカット量を取得する。図３の例では、エアカット量取得部１２は、「Ｌ０．０２」から指定エアカット量０．０２［ｍｍ］を取得する。
　加工制御部１３は、条件取得部１１が取得した条件である揺動位相差及び切込み量と、エアカット量取得部１２が取得した指定エアカット量と、に基づいてねじ切り加工を行うための揺動振幅を以下の式を利用して決定する。この例では、位相角度９０[°]、切込み量０．３[ｍｍ]、指定エアカット量＝０．０２[ｍｍ]が代入される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数式（１）中、Ｉは周波数倍率[倍]、Ｌは指定エアカット量[ｍｍ]、Ａは揺動振幅[ｍｍ]、θはエアカット量がＬとなるワークの位相[°]、を表している。
　加工制御部１３は、算出された揺動振幅を示す情報を表示部１６に出力する。表示部１６は、揺動振幅を示す文字情報、図形情報又はその組合せ等により、揺動振幅をオペレータに伝達する。
　以上説明した本実施形態に係るワークに対して相対的に揺動する切削工具Ｔによりねじ切り加工する工作機械の制御装置１によれば、以下の効果が奏される。
　本実施形態に係る工作機械の制御装置１は、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件として取得する条件取得部１１と、揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量を取得するエアカット量取得部１２と、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、指定エアカット量になるように、３つの情報のうち条件取得部１１が取得していない情報を前提条件に基づいて決定し、加工制御を行う加工制御部１３と、を備えた。これによって、目標とする指定エアカット量が設定されているので、ねじ切り加工において加工条件が変わっても、切屑細断の可否を正確に判定できる。また、指定エアカット量によってマージン量を指定することで揺動位相差が１８０度でなくても適切な空振りを実現できる。
　本実施形態の条件取得部１１は、３つの情報のうち、揺動位相差と切込み量に関する情報を前提条件として取得し、加工制御部１３は、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、指定エアカット量になるように、揺動位相差と切込み量に関する情報に基づいて揺動振幅に関する情報を決定する。これにより、揺動位相差が１８０度でなくても、指定エアカット量に対応する揺動振幅を正確に算出することができる。
　また、本実施形態の制御装置１は、加工制御部１３が決定した情報を出力する表示部１６を更に備える。これにより、揺動振幅等の加工制御部１３の算出結果に基づいて安全性や生産計画の確認をオペレータが容易に行うことができる。
　上記実施形態では、加工制御部１３は、揺動振幅を算出しているが、揺動振幅に替えて振幅倍率を決定する構成としてもよい。この場合、制御の段階において、ねじ切り加工のワークの径方向における切込み量と振幅倍率から振幅を決定し、その振幅で制御することになる。
　また、加工制御部は、条件取得部が取得した条件によっては揺動振幅に関する情報とは異なる情報を決定する構成としてもよい。例えば、条件取得部が、揺動位相差と揺動振幅に関する情報を取得し、加工制御部が揺動位相差と揺動振幅に関する情報に基づいて切込み量に関する情報を決定してもよい。また、条件取得部が、揺動位相差と、切込み量に関する情報と揺動振幅に関する情報を特定する特定情報と、を取得し、加工制御部が揺動位相差と特定情報に基づいて切込み量に関する情報と揺動振幅に関する情報を決定してもよい。また、条件取得部が、揺動振幅に関する情報と、切込み量に関する情報と揺動位相差を特定する特定情報と、を取得し、加工制御部が揺動振幅に関する情報と特定情報に基づいて切込み量に関する情報と揺動位相差を決定してもよい。具体的な数値の算出は、例えば、数式（１）を利用することもできる。
　なお、上述の特定情報は、例えば、指定された揺動振幅の上限値、速度上限値、加速度上限値、加加速度上限値等が挙げられる。これらと揺動周波数によって、揺動振幅を一意に特定することができる。また、特定情報は、揺動位相差の推奨値とし、当該推奨値で運転する設定としても揺動位相差を一意に決めることができる。また、特定情報は、ワーク径方向への切込み量の上限値とし、ワークの径方向への切込み量は必ず上限値にすると設定すれば、ワークの径方向への切込み量が一意に特定できる。更に、これらの例示した特定情報を複数組み合わせてもよい。このように、特定情報は、工作機械に設定されるルールであり、加工制御部１３が情報を特定できる情報であればよい。
　また、上述した判定方法及び算出方法は、一例であり、上述した数式を用いた方法とは異なる方法で加工制御に必要な情報を算出してもよい。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良は本開示に含まれる。
　上記実施形態では、本開示を工作機械の制御装置に適用したが、これに限定されない。本開示を工作機械の表示装置に適用してもよい。
　ここで、図５は、変形例に係る工作機械の表示装置９の機能ブロック図である。図５に示されるように、工作機械の表示装置９は、条件入力部９１と、エアカット量入力部９２と、情報算出部９３と、表示部９６と、を備える。
　条件入力部９１は、上記実施形態の条件取得部１１に相当する。即ち、条件入力部９１は、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件としての入力を受け付ける。
　エアカット量入力部９２は、上記実施形態のエアカット量取得部１２に相当する。即ち、エアカット量入力部９２は、揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量の入力を受け付ける。
　情報算出部９３は、上記実施形態の加工制御部１３の一部に相当する。即ち、情報算出部９３は、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、指定エアカット量になるように、３つの情報のうち条件入力部が受け付けていない情報を前提条件に基づいて算出する。
　表示部９６は、上記実施形態の表示部１６に相当する。即ち、表示部９６は、情報算出部９３で算出された情報を表示する。
　上記の構成を備える工作機械の表示装置９によれば、上記実施形態に係る工作機械の制御装置１と同様の効果が奏される。
　１　工作機械の制御装置
　１１　条件取得部
　１２　エアカット量取得部
　１３　加工制御部
　１６　表示部

Claims (4)

  1. 　ワークに対して相対的に揺動する切削工具によりねじ切り加工する工作機械の制御装置であって、
    　ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、前記ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件として取得する条件取得部と、
    　揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量を取得するエアカット量取得部と、
    　ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、前記指定エアカット量になるように、３つの情報のうち前記条件取得部が取得していない情報を前記前提条件に基づいて決定し、加工制御を行う加工制御部と、を備える工作機械の制御装置。
  2. 　前記条件取得部は、３つの情報のうち、前記揺動位相差と前記切込み量に関する情報を前記前提条件として取得し、
    　前記加工制御部は、ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、前記指定エアカット量になるように、前記揺動位相差と前記切込み量に関する情報に基づいて前記揺動振幅に関する情報を決定する、請求項１に記載の工作機械の制御装置。
  3. 　前記加工制御部が決定した情報を出力する表示部を更に備える、請求項１又は２に記載の工作機械の制御装置。
  4. 　ワークに対して相対的に揺動する切削工具によりねじ切り加工する工作機械の表示装置であって、
    　ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの揺動位相差と、ワークの径方向への切込み量に関する情報と、前記ワークの径方向における揺動振幅に関する情報と、の３つの情報のうち、１又は２つの情報を前提条件としての入力を受け付ける条件入力部と、
    　揺動する方向のエアカットの程度を示す指定エアカット量の入力を受け付けるエアカット量入力部と、
    　ｎ回目のねじ切り加工パスとｎ回目よりも後のねじ切り加工パスとの間に基づくエアカット量が、前記指定エアカット量になるように、３つの情報のうち前記条件入力部が受け付けていない情報を前記前提条件に基づいて算出する情報算出部と、
    　算出された前記情報算出部の情報を表示する表示部と、を備える工作機械の表示装置。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10124127A (ja) * 1996-10-16 1998-05-15 Mori Seiki Co Ltd Ｎｃ旋盤を用いたねじ切り装置及びその方法
US20090107308A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-30 Woody Bethany A Methods and systems for chip breaking in turning applications using cnc toolpaths
JP2014523348A (ja) * 2011-06-15 2014-09-11 ザウアー ウルトラソニック ゲーエムベーハー 工作機械、工作物の機械加工方法
JP2020066119A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 シチズン時計株式会社 工作機械及び制御装置
WO2021117526A1 (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 シチズン時計株式会社 加工装置、加工方法および切削工具
JP2021194721A (ja) * 2020-06-10 2021-12-27 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置および工作機械
JP2022060273A (ja) * 2018-02-27 2022-04-14 ファナック株式会社 制御装置
JP7158604B1 (ja) * 2021-06-02 2022-10-21 三菱電機株式会社 数値制御装置、学習装置、推論装置、および数値制御方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10124127A (ja) * 1996-10-16 1998-05-15 Mori Seiki Co Ltd Ｎｃ旋盤を用いたねじ切り装置及びその方法
US20090107308A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-30 Woody Bethany A Methods and systems for chip breaking in turning applications using cnc toolpaths
JP2014523348A (ja) * 2011-06-15 2014-09-11 ザウアー ウルトラソニック ゲーエムベーハー 工作機械、工作物の機械加工方法
JP2022060273A (ja) * 2018-02-27 2022-04-14 ファナック株式会社 制御装置
JP2020066119A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 シチズン時計株式会社 工作機械及び制御装置
WO2021117526A1 (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 シチズン時計株式会社 加工装置、加工方法および切削工具
JP2021194721A (ja) * 2020-06-10 2021-12-27 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置および工作機械
JP7158604B1 (ja) * 2021-06-02 2022-10-21 三菱電機株式会社 数値制御装置、学習装置、推論装置、および数値制御方法

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